JP7501084B2 - Rubber composition for tires - Google Patents
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Landscapes
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Description
本発明は、ゴム組成物および該ゴム組成物で構成されたタイヤ部材を有するタイヤに関する。 The present invention relates to a rubber composition and a tire having tire components made of the rubber composition.
タイヤの低燃費性とウェットグリップ性能とをバランス良く改善する方法としては、例えば、シリカとシランカップリング剤を配合する方法等が知られている(特許文献1)。 One method known for achieving a good balance between fuel economy and wet grip performance in tires is, for example, blending silica with a silane coupling agent (Patent Document 1).
しかしながら、シリカはその粒子表面に存在するシラノール基による水素結合の形成のため自己凝集性が強く、またカーボンブラックに比べ、ゴム成分との親和性が低いため、ゴム組成物中の分散が不十分となりやすい。 However, silica has a strong tendency to self-aggregate due to the formation of hydrogen bonds by silanol groups present on the particle surface, and because it has a lower affinity with rubber components than carbon black, it is prone to insufficient dispersion in the rubber composition.
本発明は、シリカの分散性を向上させ、ウェットグリップ性能および低燃費性能をバランスよく改善したタイヤ用ゴム組成物を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a rubber composition for tires that improves the dispersibility of silica and achieves a good balance between wet grip performance and fuel economy.
本発明者は、鋭意検討の結果、特定のシリカを含有するゴム組成物に、疎水性基および2以上の親水性基を有する特定の両親媒性化合物を添加することで、上記課題を解決できること見出し、本発明を完成させた。 After extensive research, the inventors discovered that the above problems could be solved by adding a specific amphiphilic compound having a hydrophobic group and two or more hydrophilic groups to a rubber composition containing specific silica, and thus completed the present invention.
すなわち、本発明は、
〔1〕ゴム成分100質量部に対し、平均一次粒子径が22nm以下のシリカを60質量部以上、並びに、下記式(1)、(2)、および(3)のいずれかで表されるアルカノールアミン、モノ脂肪酸(C5-30)グリセリルおよびそのアルキレンオキシド付加物、および脂肪酸(C5-30)ポリグリセリルからなる群から選ばれる1以上の両親媒性化合物を1~50質量部含有するタイヤ用ゴム組成物、
〔2〕ゴム成分100質量部に対し、シリカを80質量部以上含有する、〔1〕記載のタイヤ用ゴム組成物、
〔3〕前記シリカの平均一次粒子径が18nm以下である、〔1〕または〔2〕記載のタイヤ用ゴム組成物、
〔4〕前記ゴム成分が変性溶液重合スチレンブタジエンゴムを含む、〔1〕~〔3〕のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物、
〔5〕シリカおよび前記両親媒性化合物を含むマスターバッチを含有する、〔1〕~〔4〕のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物、
〔6〕前記両親媒性化合物が、前記式(1)で表されるアルカノールアミンである、〔1〕~〔5〕のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物、
〔7〕〔1〕~〔6〕のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物により構成されたタイヤ部材を有するタイヤ、に関する。
That is, the present invention provides
[1] A rubber composition for tires, comprising, per 100 parts by mass of a rubber component, 60 parts by mass or more of silica having an average primary particle diameter of 22 nm or less, and 1 to 50 parts by mass of one or more amphiphilic compounds selected from the group consisting of an alkanolamine represented by any one of the following formulas (1), (2), and (3), a mono fatty acid (C5-30) glyceryl and its alkylene oxide adduct, and a fatty acid (C5-30) polyglyceryl:
[2] The rubber composition for tires according to [1], which contains 80 parts by mass or more of silica per 100 parts by mass of the rubber component.
[3] The rubber composition for tires according to [1] or [2], wherein the silica has an average primary particle size of 18 nm or less.
[4] The rubber composition for tires according to any one of [1] to [3], wherein the rubber component contains a modified solution-polymerized styrene-butadiene rubber.
[5] The rubber composition for tires according to any one of [1] to [4], which contains a master batch containing silica and the amphiphilic compound.
[6] The rubber composition for a tire according to any one of [1] to [5], wherein the amphiphilic compound is an alkanolamine represented by the formula (1).
[7] A tire having a tire component formed from the rubber composition for tires according to any one of [1] to [6].
本発明に係るタイヤ用ゴム組成物は、良好なシリカ分散性を有し、ウェットグリップ性能および低燃費性能が向上する。 The rubber composition for tires according to the present invention has good silica dispersibility, and improves wet grip performance and fuel economy.
本開示の一実施形態であるタイヤ用ゴム組成物は、ゴム成分100質量部に対し、平均一次粒子径が22nm以下(好ましくは20nm以下、より好ましくは18nm以下、さらに好ましくは16nm以下)のシリカを60質量部以上(好ましくは70質量部以上、より好ましくは80質量部以上)、並びに、下記式(1)、(2)、および(3)のいずれかで表されるアルカノールアミン、モノ脂肪酸(C5-30)グリセリルおよびそのアルキレンオキシド付加物、および脂肪酸(C5-30)ポリグリセリルからなる群から選ばれる1以上の両親媒性化合物を1~50質量部含有するタイヤ用ゴム組成物である。
理論に拘束されることは意図しないが、本開示において、シリカの分散性が向上し、ウェットグリップ性能および低燃費性能を改善させ得るメカニズムとしては、以下が考えられる。すなわち、前記両親媒性化合物が有する2以上の親水性基がシリカ表面のシラノール基に吸着するため、前記両親媒性化合物とシリカが高い親和性を有するとともに、シリカの自己凝集を抑制することができる。また、前記両親媒性化合物の炭素鎖の部分が疎水化部位として作用し、ゴム成分との間で高い親和性を発揮することから、ゴム組成物の粘度を低下させることができる。このように、前記両親媒性化合物がシリカおよびゴム成分とそれぞれ相互作用することにより、シリカのゴム中への分散を促進させることができる。そして、シリカの分散が促進されることで、ウェットグリップ性能および低燃費性能が向上するものと考えられる。 Although it is not intended to be bound by theory, the following is considered to be a mechanism by which the dispersibility of silica is improved and wet grip performance and fuel economy can be improved in this disclosure. That is, since two or more hydrophilic groups of the amphipathic compound are adsorbed to the silanol groups on the silica surface, the amphipathic compound and silica have a high affinity, and self-aggregation of silica can be suppressed. In addition, the carbon chain portion of the amphipathic compound acts as a hydrophobic site and exhibits high affinity with the rubber component, so that the viscosity of the rubber composition can be reduced. In this way, the amphipathic compound interacts with the silica and the rubber component, respectively, to promote the dispersion of silica in the rubber. It is believed that the promotion of the dispersion of silica improves the wet grip performance and fuel economy.
前記ゴム成分は、変性溶液重合スチレンブタジエンゴムを含むことが好ましい。シリカのカップリング反応を促進するには、変性溶液重合スチレンブタジエンゴムを配合することが有効である。 The rubber component preferably contains modified solution-polymerized styrene-butadiene rubber. In order to promote the coupling reaction of silica, it is effective to compound modified solution-polymerized styrene-butadiene rubber.
前記タイヤ用ゴム組成物は、シリカおよび前記両親媒性化合物を含むマスターバッチを含有することが好ましい。シリカおよび前記両親媒性化合物をマスターバッチ化することにより、シリカ表面に均一に両親媒性化合物を結合させることができるため、シリカの分散性が向上し、より良好なウェットグリップ性能および低燃費性能が得られる傾向がある。 The rubber composition for tires preferably contains a masterbatch containing silica and the amphiphilic compound. By making the silica and the amphiphilic compound into a masterbatch, the amphiphilic compound can be uniformly bonded to the silica surface, which improves the dispersibility of the silica and tends to result in better wet grip performance and lower fuel consumption.
前記両親媒性化合物は、前記式(1)で表されるアルカノールアミンであることが好ましい。 The amphiphilic compound is preferably an alkanolamine represented by formula (1).
本開示の他の態様は、前記タイヤ用ゴム組成物により構成されたタイヤ部材を有するタイヤである。 Another aspect of the present disclosure is a tire having tire components made of the rubber composition for tires.
なお、本明細書において、「~」を用いて数値範囲を示す場合、その両端の数値を含むものとする。 In this specification, when a numerical range is indicated using "~", it is meant to include both ends of the range.
<ゴム成分>
本実施態様において使用されるゴム成分としては、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ブタジエンゴム(BR)、およびイソプレン系ゴムからなる群から選ばれる少なくとも1種を含有することが好ましく、イソプレン系ゴムおよびSBRを含有することがより好ましい。またゴム成分は、イソプレン系ゴム、SBR、およびBRのみからなるゴム成分としてもよい。
<Rubber component>
The rubber component used in this embodiment preferably contains at least one selected from the group consisting of styrene-butadiene rubber (SBR), butadiene rubber (BR), and isoprene-based rubber, and more preferably contains isoprene-based rubber and SBR. The rubber component may also be a rubber component consisting of only isoprene-based rubber, SBR, and BR.
(イソプレン系ゴム)
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)、高純度天然ゴム等を、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を、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を挙げることができる。これらのイソプレン系ゴムは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
(Isoprene rubber)
Examples of isoprene-based rubber include natural rubber (NR), isoprene rubber (IR), modified NR, modified NR, and modified IR. As NR, for example, SIR20, RSS#3, TSR20, and other rubbers commonly used in the tire industry can be used. As IR, there is no particular limitation, and for example, IR2200 and other rubbers commonly used in the tire industry can be used. Examples of modified NR include deproteinized natural rubber (DPNR), high-purity natural rubber, and the like; examples of modified NR include epoxidized natural rubber (ENR), hydrogenated natural rubber (HNR), and grafted natural rubber; and examples of modified IR include epoxidized isoprene rubber, hydrogenated isoprene rubber, and grafted isoprene rubber. These isoprene-based rubbers may be used alone or in combination of two or more types.
イソプレン系ゴムを含む場合のゴム成分中の含有量は、本開示の効果の観点から、10質量%以上が好ましく、20質量%以上がより好ましく、30質量%以上がさらに好ましく、40質量%以上が特に好ましい。一方、イソプレン系ゴムの含有量の上限は特に制限されず、例えば、90質量%以下、85質量%以下、80質量%以下、75質量%以下とすることができ、イソプレン系ゴムのみからなるゴム成分としてもよい。 When isoprene-based rubber is included, the content in the rubber component is preferably 10% by mass or more, more preferably 20% by mass or more, even more preferably 30% by mass or more, and particularly preferably 40% by mass or more, from the viewpoint of the effects of the present disclosure. On the other hand, the upper limit of the content of isoprene-based rubber is not particularly limited, and can be, for example, 90% by mass or less, 85% by mass or less, 80% by mass or less, or 75% by mass or less, and the rubber component may consist only of isoprene-based rubber.
(SBR)
SBRとしては特に限定されず、溶液重合SBR(S-SBR)、乳化重合SBR(E-SBR)、これらの変性SBR(変性S-SBR、変性E-SBR)等が挙げられる。変性SBRとしては、末端および/または主鎖が変性されたSBR、スズ、ケイ素化合物等でカップリングされた変性SBR(縮合物、分岐構造を有するもの等)等が挙げられる。さらに、これらSBRの水素添加物(水素添加SBR)等も使用することができる。なかでもS-SBRが好ましく、変性S-SBRがより好ましい。
(SBR)
The SBR is not particularly limited, and examples thereof include solution-polymerized SBR (S-SBR), emulsion-polymerized SBR (E-SBR), and modified SBRs thereof (modified S-SBR, modified E-SBR). Examples of modified SBR include SBR whose ends and/or main chains are modified, and modified SBRs (condensates, those having a branched structure, etc.) coupled with tin, silicon compounds, etc. Furthermore, hydrogenated products of these SBRs (hydrogenated SBR), etc. can also be used. Of these, S-SBR is preferred, and modified S-SBR is more preferred.
変性SBRとしては、通常この分野で使用される官能基が導入された変性SBRが挙げられる。上記官能基としては、例えば、アミノ基(好ましくはアミノ基が有する水素原子が炭素数1~6のアルキル基に置換されたアミノ基)、アミド基、シリル基、アルコキシシリル基(好ましくは炭素数1~6のアルコキシシリル基)、イソシアネート基、イミノ基、イミダゾール基、ウレア基、エーテル基、カルボニル基、オキシカルボニル基、メルカプト基、スルフィド基、ジスルフィド基、スルホニル基、スルフィニル基、チオカルボニル基、アンモニウム基、イミド基、ヒドラゾ基、アゾ基、ジアゾ基、カルボキシル基、ニトリル基、ピリジル基、アルコキシ基(好ましくは炭素数1~6のアルコキシ基)、水酸基、オキシ基、エポキシ基等が挙げられる。なお、これらの官能基は、置換基を有していてもよい。置換基としては、例えば、アミノ基、アミド基、アルコキシシリル基、カルボキシル基、水酸基等の官能基が挙げられる。また、変性SBRとしては、水素添加されたもの、エポキシ化されたもの、スズ変性されたもの等を挙げることができる。 The modified SBR may be modified SBR into which a functional group that is normally used in this field has been introduced. Examples of the functional group include an amino group (preferably an amino group in which the hydrogen atom of the amino group is replaced with an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms), an amide group, a silyl group, an alkoxysilyl group (preferably an alkoxysilyl group having 1 to 6 carbon atoms), an isocyanate group, an imino group, an imidazole group, a urea group, an ether group, a carbonyl group, an oxycarbonyl group, a mercapto group, a sulfide group, a disulfide group, a sulfonyl group, a sulfinyl group, a thiocarbonyl group, an ammonium group, an imido group, a hydrazo group, an azo group, a diazo group, a carboxyl group, a nitrile group, a pyridyl group, an alkoxy group (preferably an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms), a hydroxyl group, an oxy group, an epoxy group, and the like. These functional groups may have a substituent. Examples of the substituent include functional groups such as an amino group, an amide group, an alkoxysilyl group, a carboxyl group, and a hydroxyl group. Modified SBR includes hydrogenated, epoxidized, and tin-modified SBR.
SBRとしては油展SBRを用いることもできるし、非油展SBRを用いることもできる。油展SBRを用いる場合、SBRの油展量、すなわち、SBRに含まれる油展オイルの含有量は、SBRのゴム固形分100質量部に対して、10~50質量部であることが好ましい。 Either oil-extended or non-oil-extended SBR can be used as the SBR. When oil-extended SBR is used, the amount of oil extension of the SBR, i.e., the amount of oil extension oil contained in the SBR, is preferably 10 to 50 parts by mass per 100 parts by mass of rubber solids of the SBR.
前記で列挙されたSBRは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。前記で列挙されたSBRとしては、例えば、住友化学(株)、JSR(株)、旭化成(株)、日本ゼオン(株)、ZSエラストマー(株)等により製造・販売されているSBRを使用することができる。 The SBRs listed above may be used alone or in combination of two or more. Examples of the SBRs listed above include SBRs manufactured and sold by Sumitomo Chemical Co., Ltd., JSR Corporation, Asahi Kasei Corporation, Zeon Corporation, ZS Elastomers Co., Ltd., etc.
SBRのスチレン含量は、本開示の効果がより好適に得られるという理由から、10質量%以上が好ましく、15質量%以上がより好ましく、20質量%以上がさらに好ましい。また、該スチレン含量は、60質量%以下が好ましく、50質量%以下がより好ましく、45質量%以下がさらに好ましく、40質量%以下がさらに好ましい。なお、本明細書において、SBRのスチレン含有量は、1H-NMR測定により算出される。 The styrene content of SBR is preferably 10% by mass or more, more preferably 15% by mass or more, and even more preferably 20% by mass or more, because the effects of the present disclosure can be more suitably obtained. The styrene content is preferably 60% by mass or less, more preferably 50% by mass or less, even more preferably 45% by mass or less, and even more preferably 40% by mass or less. In this specification, the styrene content of SBR is calculated by 1 H-NMR measurement.
SBRのビニル含量(1,2-結合ブタジエン単位量)は、本開示の効果がより好適に得られるという理由から、10質量%以上が好ましく、15質量%以上がより好ましく、20質量%以上がさらに好ましい。また、該ビニル含量は、80質量%以下が好ましく、75質量%以下がより好ましく、70質量%以下がさらに好ましい。なお、本明細書において、ビニル含量は、赤外吸収スペクトル分析法によって測定される。 The vinyl content (amount of 1,2-bonded butadiene units) of SBR is preferably 10% by mass or more, more preferably 15% by mass or more, and even more preferably 20% by mass or more, because this allows the effects of the present disclosure to be more suitably obtained. The vinyl content is preferably 80% by mass or less, more preferably 75% by mass or less, and even more preferably 70% by mass or less. In this specification, the vinyl content is measured by infrared absorption spectroscopy.
SBRの重量平均分子量(Mw)は、本開示の効果がより好適に得られるという理由から、20万以上が好ましく、25万以上がより好ましく、30万以上がさらに好ましくい。また、該Mwは、200万以下が好ましく、180万以下がより好ましい。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ィー(GPC)(東ソー(株)製の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ることができる。 The weight average molecular weight (Mw) of the SBR is preferably 200,000 or more, more preferably 250,000 or more, and even more preferably 300,000 or more, because this allows the effects of the present disclosure to be more suitably obtained. The Mw is preferably 2,000,000 or less, and more preferably 1,800,000 or less. In this specification, the weight average molecular weight (Mw) can be calculated in terms of standard polystyrene based on the measured value obtained by gel permeation chromatography (GPC) (GPC-8000 series manufactured by Tosoh Corporation, detector: differential refractometer, column: TSKGEL SUPERMALTPORE HZ-M manufactured by Tosoh Corporation).
SBRを含有する場合のゴム成分中の含有量は、本開示の効果の観点から、10質量%以上が好ましく、20質量%以上がより好ましく、30質量%以上がさらに好ましく、40質量%以上が特に好ましい。一方、SBRの含有量の上限は特に制限されず、例えば、90質量%以下、85質量%以下、80質量%以下、75質量%以下とすることができ、SBRのみからなるゴム成分としてもよい。なお、SBRとして油展SBRを用いる場合は、当該油展SBR中に含まれるゴム固形分としてのSBR自体の含有量をゴム成分中のSBRの含有量とする。 When SBR is contained, the content in the rubber component is preferably 10% by mass or more, more preferably 20% by mass or more, even more preferably 30% by mass or more, and particularly preferably 40% by mass or more, from the viewpoint of the effects of the present disclosure. On the other hand, the upper limit of the SBR content is not particularly limited, and can be, for example, 90% by mass or less, 85% by mass or less, 80% by mass or less, or 75% by mass or less, and the rubber component may be composed only of SBR. Note that when oil-extended SBR is used as SBR, the content of SBR itself as rubber solids contained in the oil-extended SBR is regarded as the content of SBR in the rubber component.
(BR)
BRとしては特に限定されず、例えば、シス1,4結合含有率(シス含量)が90%以上のBR(ハイシスBR)、希土類元素系触媒を用いて合成された希土類系ブタジエンゴム(希土類系BR)、シンジオタクチックポリブタジエン結晶を含有するBR(SPB含有BR)、変性BR(ハイシス変性BR、ローシス変性BR)等タイヤ工業において一般的なものを使用することができる。変性BRとしては、上記SBRで説明したのと同様の官能基等で変性されたBRが挙げられる。
(BR)
The BR is not particularly limited, and examples of the BR that can be used include BR having a cis-1,4 bond content (cis content) of 90% or more (high cis BR), rare earth butadiene rubber (rare earth BR) synthesized using a rare earth catalyst, BR containing syndiotactic polybutadiene crystals (SPB-containing BR), modified BR (high cis modified BR, low cis modified BR), etc. Examples of modified BR include BR modified with functional groups, etc., similar to those described above for SBR.
ハイシスBRとしては、例えば、日本ゼオン(株)製のもの、宇部興産(株)製のもの、JSR(株)製のもの等が挙げられる。ハイシスBRを含有することで低温特性および耐摩耗性能を向上させることができる。シス含量は、好ましくは、95%以上、より好ましくは96%以上、さらに好ましくは97%以上である。シス含量は98%以上でも好ましい。なお、本明細書において、シス含量は、赤外吸収スペクトル分析により算出される値である。 Examples of high cis BR include those manufactured by Zeon Corporation, Ube Industries, Ltd., and JSR Corporation. The inclusion of high cis BR can improve low temperature properties and wear resistance. The cis content is preferably 95% or more, more preferably 96% or more, and even more preferably 97% or more. A cis content of 98% or more is also preferred. In this specification, the cis content is a value calculated by infrared absorption spectrum analysis.
希土類系BRとしては、希土類元素系触媒を用いて合成され、ビニル結合量(1,2結合ブタジエン単位量)が好ましくは1.8モル%以下、より好ましくは1.0モル%以下、さらに好ましくは0.8%モル以下であり、シス含量(シス-1,4結合含有率)が好ましくは95モル%以上、より好ましくは96%モル以上、さらに好ましくは97%以上である。希土類系BRとしては、例えば、ランクセス(株)製のものなどを用いることができる。 Rare earth BR is synthesized using a rare earth catalyst, and has a vinyl bond amount (amount of 1,2 bond butadiene units) of preferably 1.8 mol% or less, more preferably 1.0 mol% or less, and even more preferably 0.8% mol or less, and a cis content (cis-1,4 bond content) of preferably 95 mol% or more, more preferably 96% mol or more, and even more preferably 97% or more. For example, a product manufactured by LANXESS Co., Ltd. can be used as the rare earth BR.
SPB含有BRは、1,2-シンジオタクチックポリブタジエン結晶が、単にBR中に結晶を分散させたものではなく、BRと化学結合したうえで分散しているものが挙げられる。このようなSPB含有BRとしては、宇部興産(株)製のものなどを用いることができる。 SPB-containing BR is one in which 1,2-syndiotactic polybutadiene crystals are not simply dispersed in BR, but are dispersed after being chemically bonded to the BR. Examples of such SPB-containing BR that can be used include those manufactured by Ube Industries, Ltd.
変性BRとしては、リチウム開始剤により1,3-ブタジエンの重合を行ったのち、スズ化合物を添加することにより得られ、さらに変性BR分子の末端がスズ-炭素結合で結合されているもの(スズ変性BR)や、ブタジエンゴムの活性末端に縮合アルコキシシラン化合物を有するブタジエンゴム(シリカ用変性BR)等が挙げられる。このような変性BRとしては、例えば、ZSエラストマー(株)製のものなどを用いることができる。 Modified BR is obtained by polymerizing 1,3-butadiene with a lithium initiator and then adding a tin compound, and examples of such modified BR include those in which the ends of the modified BR molecule are bonded with tin-carbon bonds (tin-modified BR) and butadiene rubber having a condensed alkoxysilane compound at the active end of the butadiene rubber (silica-modified BR). For example, modified BR manufactured by ZS Elastomers Co., Ltd. can be used.
前記で列挙されたBRは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 The BRs listed above may be used alone or in combination of two or more.
BRを含有する場合のゴム成分中の含有量は、5質量%以上が好ましく、10質量%以上がより好ましい。一方、本開示の効果の観点からは、50質量%以下が好ましく、40質量%以下がより好ましく、30質量%以下がさらに好ましい。 When BR is contained, the content in the rubber component is preferably 5% by mass or more, and more preferably 10% by mass or more. On the other hand, from the viewpoint of the effects of the present disclosure, the content is preferably 50% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, and even more preferably 30% by mass or less.
(他のゴム成分)
ゴム成分は、本開示の効果に影響を与えない範囲で、前記のSBR、BRおよびイソプレン系ゴム以外の他のゴム成分を含有してもよい。他のゴム成分としては、タイヤ工業で一般的に用いられる架橋可能なゴム成分を用いることができ、例えば、、スチレン-イソプレン-ブタジエン共重合ゴム(SIBR)、スチレン-イソブチレン-スチレンブロック共重合体(SIBS)、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)、水素化ニトリルゴム(HNBR)、ブチルゴム(IIR)、エチレンプロピレンゴム、ポリノルボルネンゴム、シリコーンゴム、塩化ポリエチレンゴム、フッ素ゴム(FKM)、アクリルゴム(ACM)、ヒドリンゴム等が挙げられる。これら他のゴム成分は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
(Other rubber components)
The rubber component may contain other rubber components other than the SBR, BR, and isoprene-based rubber as long as the effects of the present disclosure are not affected. As the other rubber components, crosslinkable rubber components commonly used in the tire industry can be used, such as styrene-isoprene-butadiene copolymer rubber (SIBR), styrene-isobutylene-styrene block copolymer (SIBS), chloroprene rubber (CR), acrylonitrile-butadiene rubber (NBR), hydrogenated nitrile rubber (HNBR), butyl rubber (IIR), ethylene propylene rubber, polynorbornene rubber, silicone rubber, chlorinated polyethylene rubber, fluororubber (FKM), acrylic rubber (ACM), hydrin rubber, and the like. These other rubber components may be used alone or in combination of two or more.
<充填剤>
本開示に係る充填剤は、シリカを必須の成分として含有し、シリカ以外の充填剤を含んでいてもよい。シリカ以外の充填剤としては、タイヤ工業で一般的に使用される充填剤をいずれも使用することができ、例えば、カーボンブラック、水酸化アルミニウム、アルミナ(酸化アルミニウム)、クレー、炭酸カルシウム、マイカ等を挙げることができ、カーボンブラックが好ましい。また、充填剤はシリカおよびカーボンブラックを含む充填剤としてもよく、シリカおよびカーボンブラックのみからなる充填剤としてもよい。
<Filler>
The filler according to the present disclosure contains silica as an essential component, and may contain fillers other than silica.As fillers other than silica, any filler commonly used in the tire industry can be used, for example, carbon black, aluminum hydroxide, alumina (aluminum oxide), clay, calcium carbonate, mica, etc., and carbon black is preferred.In addition, the filler may be a filler containing silica and carbon black, or a filler consisting of only silica and carbon black.
(シリカ)
シリカとしては、特に限定されず、例えば、乾式法により調製されたシリカ(無水シリカ)、湿式法により調製されたシリカ(含水シリカ)等、タイヤ工業において一般的なものを使用することができる。なかでもシラノール基が多いという理由から、湿式法により調製された含水シリカが好ましい。シリカとしては、例えば、エボニックデグサ社、ソルベイ社、東ソー・シリカ(株)、(株)トクヤマ等によって製造販売されるものなどを用いることができる。これらのシリカは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
(silica)
The silica is not particularly limited, and can be used as is commonly used in the tire industry, such as silica (anhydrous silica) prepared by a dry method, silica (hydrated silica) prepared by a wet method, etc. Among them, hydrated silica prepared by a wet method is preferred because it has a large number of silanol groups. As the silica, for example, those manufactured and sold by Evonik Degussa, Solvay, Tosoh Silica Co., Ltd., Tokuyama Co., Ltd., etc. can be used. These silicas can be used alone or in combination of two or more.
本開示で使用されるシリカの平均一次粒子径は22nm以下であり、20nm以下が好ましく、18nm以下がより好ましく、16nm以下がさらに好ましい。該平均一次粒子径の下限は特に限定されないが、1nm以上が好ましく、3nm以上がより好ましく、5nm以上がさらに好ましい。シリカの平均一次粒子径が前期の範囲であることによって、シリカの分散性をより改善でき、補強性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性能をさらに改善できる。なお、シリカの平均一次粒子径は、透過型または走査型電子顕微鏡により観察し、視野内に観察されたシリカの一次粒子を400個以上測定し、その平均により求めることができる。 The average primary particle size of the silica used in the present disclosure is 22 nm or less, preferably 20 nm or less, more preferably 18 nm or less, and even more preferably 16 nm or less. The lower limit of the average primary particle size is not particularly limited, but is preferably 1 nm or more, more preferably 3 nm or more, and even more preferably 5 nm or more. By having the average primary particle size of silica in the above range, the dispersibility of the silica can be further improved, and the reinforcement, wet grip performance, and abrasion resistance can be further improved. The average primary particle size of silica can be determined by observing with a transmission or scanning electron microscope, measuring 400 or more primary particles of silica observed within the field of view, and averaging the results.
シリカの窒素吸着比表面積(N2SA)は、低燃費性能および耐摩耗性能の観点から、140m2/g以上が好ましく、160m2/g以上がより好ましく、170m2/g以上がさらに好ましく、190m2/g以上が特に好ましい。また、低燃費性能および加工性の観点からは、350m2/g以下が好ましく、300m2/g以下がより好ましく、250m2/g以下がさらに好ましい。なお、本明細書におけるシリカのN2SAは、ASTM D3037-93に準じてBET法で測定される値である。 From the viewpoints of fuel economy and wear resistance, the nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of silica is preferably 140 m 2 /g or more, more preferably 160 m 2 /g or more, even more preferably 170 m 2 /g or more, and particularly preferably 190 m 2 /g or more. From the viewpoints of fuel economy and processability, it is preferably 350 m 2 /g or less, more preferably 300 m 2 /g or less, and even more preferably 250 m 2 /g or less. In this specification, the N 2 SA of silica is a value measured by the BET method in accordance with ASTM D3037-93.
シリカのゴム成分100質量部に対する含有量は、ウェットグリップ性能の観点から、60質量以上であり、65質量部以上が好ましく、70質量部以上がより好ましく、75質量部以上がさらに好ましく、80質量部以上が特に好ましい。また、耐摩耗性能の観点からは、120質量部以下が好ましく、110質量部以下がより好ましく、100質量部以下がさらに好ましく、95質量部以下が特に好ましい。 The content of silica per 100 parts by mass of the rubber component is 60 parts by mass or more, preferably 65 parts by mass or more, more preferably 70 parts by mass or more, even more preferably 75 parts by mass or more, and particularly preferably 80 parts by mass or more, from the viewpoint of wet grip performance. Also, from the viewpoint of abrasion resistance, it is preferably 120 parts by mass or less, more preferably 110 parts by mass or less, even more preferably 100 parts by mass or less, and particularly preferably 95 parts by mass or less.
(シランカップリング剤)
シリカは、シランカップリング剤と併用することが好ましい。シランカップリング剤としては、特に限定されず、タイヤ工業において、従来からシリカと併用される任意のシランカップリング剤を使用することができる。そのようなシランカップリング剤としては、例えば、ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド等のスルフィド系シランカップリング剤;3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、モメンティブ社製のNXT-Z100、NXT-Z45、NXT等のメルカプト基系シランカップリング剤;ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン等のビニル系シランカップリング剤;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、3-(2-アミノエチル)アミノプロピルトリエトキシシラン等のアミノ基系シランカップリング剤;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等のグリシドキシ系のシランカップリング剤;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等のニトロ系のシランカップリング剤;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等のクロロ系のシランカップリング剤;等が挙げられる。これらのシランカップリング剤は、1種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。
(Silane coupling agent)
Silica is preferably used in combination with a silane coupling agent. The silane coupling agent is not particularly limited, and any silane coupling agent that has been conventionally used in combination with silica in the tire industry can be used. Examples of such silane coupling agents include sulfide-based silane coupling agents such as bis(3-triethoxysilylpropyl) disulfide and bis(3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide; mercapto-based silane coupling agents such as 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, NXT-Z100, NXT-Z45, and NXT manufactured by Momentive; vinyl-based silane coupling agents such as vinyltriethoxysilane and vinyltrimethoxysilane; 3-aminopropyltriethoxysilane and 3-aminopropyltriethoxysilane; Examples of the silane coupling agents include amino group-based silane coupling agents such as trimethoxysilane and 3-(2-aminoethyl)aminopropyltriethoxysilane, glycidoxy-based silane coupling agents such as γ-glycidoxypropyltriethoxysilane and γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, nitro-based silane coupling agents such as 3-nitropropyltrimethoxysilane and 3-nitropropyltriethoxysilane, chloro-based silane coupling agents such as 3-chloropropyltrimethoxysilane and 3-chloropropyltriethoxysilane, etc. These silane coupling agents may be used alone or in combination of two or more.
シランカップリング剤を含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、0.1質量部以上が好ましく、0.5質量部以上がより好ましく、1質量部以上がさらに好ましい。また、シランカップリング剤のゴム成分100質量部に対する含有量は、20質量部以下が好ましく、10質量部以下がより好ましく、5質量部以下がさらに好ましい。 When a silane coupling agent is contained, the content per 100 parts by mass of the rubber component is preferably 0.1 parts by mass or more, more preferably 0.5 parts by mass or more, and even more preferably 1 part by mass or more. The content of the silane coupling agent per 100 parts by mass of the rubber component is preferably 20 parts by mass or less, more preferably 10 parts by mass or less, and even more preferably 5 parts by mass or less.
シランカップリング剤を含有する場合のシリカ100質量部に対する含有量は、0.1質量部以上が好ましく、1質量部以上がより好ましく、3質量部以上がさらに好ましく、5質量部以上が特に好ましい。また、該含有量は、シリカ100質量部に対して、20質量部以下が好ましく、18質量部以下がより好ましく、15質量以下がさらに好ましい。 When a silane coupling agent is contained, the content relative to 100 parts by mass of silica is preferably 0.1 parts by mass or more, more preferably 1 part by mass or more, even more preferably 3 parts by mass or more, and particularly preferably 5 parts by mass or more. The content relative to 100 parts by mass of silica is preferably 20 parts by mass or less, more preferably 18 parts by mass or less, and even more preferably 15 parts by mass or less.
シランカップリング剤を含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、0.1質量部以上が好ましく、1質量部以上がより好ましく、2質量部以上がさらに好ましく、3質量部以上が特に好ましい。また、該含有量は、ゴム成分100質量部に対して、20質量部以下が好ましく、15質量部以下がより好ましく、12質量部以下がさらに好ましい。 When a silane coupling agent is contained, the content per 100 parts by mass of the rubber component is preferably 0.1 parts by mass or more, more preferably 1 part by mass or more, even more preferably 2 parts by mass or more, and particularly preferably 3 parts by mass or more. The content per 100 parts by mass of the rubber component is preferably 20 parts by mass or less, more preferably 15 parts by mass or less, and even more preferably 12 parts by mass or less.
(カーボンブラック)
カーボンブラックとしては、タイヤ工業において一般的なものを適宜利用することができる、例えば、GPF、FEF、HAF、ISAF、SAF等を挙げることができ、あるいは、N110、N115、N120、N125、N134、N135、N219、N220、N231、N234、N293、N299、N326、N330、N339、N343、N347、N351、N356、N358、N375、N539、N550、N582、N630、N642、N650、N660、N683、N754、N762、N765、N772、N774、N787、N907、N908、N990、N991等を挙げることができる。これらカーボンブラックとしては、例えば、旭カーボン(株)、キャボットジャパン(株)、東海カーボン(株)、三菱ケミカル(株)、ライオン(株)、日鉄カーボン(株)、コロンビアカーボン社等によって製造販売されるものなどを用いることができる。これらのカーボンブラックは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
(Carbon black)
As the carbon black, those commonly used in the tire industry can be appropriately used. For example, GPF, FEF, HAF, ISAF, SAF, etc. can be mentioned, or N110, N115, N120, N125, N134, N135, N219, N220, N231, N234, N293, N299, N326, N330, N339, N343, N347, N351, N356, N358, N375, N539, N550, N582, N630, N642, N650, N660, N683, N754, N762, N765, N772, N774, N787, N907, N908, N990, N991, etc. can be mentioned. As these carbon blacks, for example, those manufactured and sold by Asahi Carbon Co., Ltd., Cabot Japan Co., Ltd., Tokai Carbon Co., Ltd., Mitsubishi Chemical Corporation, Lion Corporation, Nippon Steel Carbon Co., Ltd., Columbia Carbon Co., Ltd., etc. These carbon blacks may be used alone or in combination of two or more kinds.
カーボンブラックの窒素吸着比表面積(N2SA)は、50m2/g以上が好ましく、80m2/g以上がより好ましく、100m2/g以上がさらに好ましい。下限以上にすることで、良好な耐摩耗性、ウェットグリップ性能が得られる傾向がある。また、上記N2SAは、200m2/g以下が好ましく、160m2/g以下がより好ましく、150m2/g以下がさらに好ましい。上限以下にすることで、カーボンブラックの良好な分散が得られる傾向がある。なお、カーボンブラックのN2SAは、JIS K 6217-2:2001によって求められる。 The nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of carbon black is preferably 50 m 2 /g or more, more preferably 80 m 2 /g or more, and even more preferably 100 m 2 /g or more. By making it equal to or more than the lower limit, good abrasion resistance and wet grip performance tend to be obtained. Moreover, the above N 2 SA is preferably 200 m 2 /g or less, more preferably 160 m 2 /g or less, and even more preferably 150 m 2 /g or less. By making it equal to or less than the upper limit, good dispersion of carbon black tends to be obtained. The N 2 SA of carbon black is determined according to JIS K 6217-2:2001.
カーボンブラックの含有量は、補強性の観点から、ゴム成分100質量部に対して、1質量部以上が好ましく、3質量部以上がより好ましく、5質量部以上がさらに好ましい。また、加工性や低燃費性能の観点からは、100質量部以下が好ましく、50質量部以下より好ましく、30質量部以下さらに好ましく、15質量部以下が特に好ましい。 From the viewpoint of reinforcement, the carbon black content is preferably 1 part by mass or more, more preferably 3 parts by mass or more, and even more preferably 5 parts by mass or more, per 100 parts by mass of the rubber component. From the viewpoint of processability and fuel efficiency performance, the carbon black content is preferably 100 parts by mass or less, more preferably 50 parts by mass or less, even more preferably 30 parts by mass or less, and particularly preferably 15 parts by mass or less.
充填剤全体のゴム成分100質量部に対する含有量は、ウェットグリップ性能の観点から、65質量部以上が好ましく、70質量部以上がより好ましく、75質量部以上がさらに好ましく、80質量部以上が特に好ましい。また、耐摩耗性能の観点からは、200質量部以下が好ましく、170質量部以下がより好ましく、150質量部以下がさらに好ましく、130質量部以下がさらに好ましく、110質量部以下がさらに好ましい。 The total filler content per 100 parts by mass of the rubber component is preferably 65 parts by mass or more, more preferably 70 parts by mass or more, even more preferably 75 parts by mass or more, and particularly preferably 80 parts by mass or more, from the viewpoint of wet grip performance. Also, from the viewpoint of abrasion resistance, it is preferably 200 parts by mass or less, more preferably 170 parts by mass or less, even more preferably 150 parts by mass or less, even more preferably 130 parts by mass or less, and even more preferably 110 parts by mass or less.
充填剤中におけるシリカの含有量は、ウェットグリップ性能の観点から、50質量%以上が好ましく、60質量%以上がより好ましく、70質量%以上がさらに好ましい。また、対候性や補強性の観点からは、99質量%以下が好ましく、95質量%以下がより好ましい。 From the viewpoint of wet grip performance, the silica content in the filler is preferably 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, and even more preferably 70% by mass or more. From the viewpoint of weather resistance and reinforcement, the silica content is preferably 99% by mass or less, and more preferably 95% by mass or less.
<両親媒性化合物>
本開示に係るゴム組成物は、下記式(1)、(2)、および(3)のいずれかで表されるアルカノールアミン、モノ脂肪酸(C5-30)グリセリルおよびそのアルキレンオキシド付加物、および脂肪酸(C5-30)ポリグリセリルからなる群から選ばれる1以上の両親媒性化合物を含有する。
The rubber composition according to the present disclosure contains one or more amphiphilic compounds selected from the group consisting of alkanolamines represented by any one of the following formulas (1), (2), and (3), mono fatty acid (C5-30) glyceryls and alkylene oxide adducts thereof, and fatty acid (C5-30) polyglyceryls.
本明細書において「モノ脂肪酸(C5-30)グリセリル」とは、炭素数が5~30である脂肪酸とグリセリンのモノエステルを意味し;「脂肪酸(C5-30)ポリグリセリル」とは、炭素数が5~30である脂肪酸とポリグリセリンのエステルを意味する。 In this specification, "monofatty acid (C5-30) glyceryl" means a monoester of a fatty acid having 5 to 30 carbon atoms and glycerin; "fatty acid (C5-30) polyglyceryl" means an ester of a fatty acid having 5 to 30 carbon atoms and polyglycerin.
アルカノールアミンとしては、前記式(1)および(3)で表されるアルカノールアミンが好ましく、前記式(1)で表されるアルカノールアミンがより好ましい。 As the alkanolamine, the alkanolamines represented by the above formulas (1) and (3) are preferred, and the alkanolamine represented by the above formula (1) is more preferred.
モノ脂肪酸(C5-30)グリセリルおよび脂肪酸(C5-30)ポリグリセリルを構成する脂肪酸の炭素数は8~26が好ましく、10~24がより好ましく、12~22がさらに好ましい。 The number of carbon atoms in the fatty acids constituting the mono fatty acid (C5-30) glyceryl and fatty acid (C5-30) polyglyceryl is preferably 8 to 26, more preferably 10 to 24, and even more preferably 12 to 22.
モノ脂肪酸(C5-30)グリセリルとしては、例えば、モノミリスチン酸グリセリル、モノパルミチン酸グリセリル、モノステアリン酸グリセリル、モノオレイン酸グリセリル、モノベヘン酸グリセリル等が挙げられる。 Examples of mono fatty acid (C5-30) glyceryl include glyceryl monomyristate, glyceryl monopalmitate, glyceryl monostearate, glyceryl monooleate, and glyceryl monobehenate.
前記モノ脂肪酸(C5-30)グリセリルのアルキレンオキシド付加物としては、ポリオキシアルキレングリセリン脂肪酸エステルが好ましく、ポリオキシエチレングリセリン脂肪酸エステルがより好ましい。ポリオキシエチレングリセリン脂肪酸エステルとしては、例えば、ポリオキシエチレンヤシ油脂肪酸グリセリル、ポリオキシエチレンパーム核油脂肪酸グリセリル、ポリオキシエチレンオレイン酸グリセリル、ポリオキシエチレンイソステアリン酸グリセリル、ポリオキシエチレン(カプリル/カプリン酸)グリセリル等が挙げられる。前記アルキレンオキシドの平均付加モル数は特に限定されないが、1~30が好ましく、2~20がより好ましく、5~15がさらに好ましい。 As the alkylene oxide adduct of the mono fatty acid (C5-30) glyceryl, polyoxyalkylene glycerin fatty acid ester is preferred, and polyoxyethylene glycerin fatty acid ester is more preferred. Examples of polyoxyethylene glycerin fatty acid ester include polyoxyethylene coconut oil fatty acid glyceryl, polyoxyethylene palm kernel oil fatty acid glyceryl, polyoxyethylene oleate, polyoxyethylene glyceryl isostearate, and polyoxyethylene (caprylic/capric acid) glyceryl. The average number of moles of the alkylene oxide added is not particularly limited, but is preferably 1 to 30, more preferably 2 to 20, and even more preferably 5 to 15.
脂肪酸(C5-30)ポリグリセリルとしては、例えば、ミリスチン酸ポリグリセリル、パルミチン酸ポリグリセリル、ステアリン酸ポリグリセリル、オレイン酸ポリグリセリル、ベヘン酸ポリグリセリル等が挙げられる。前記脂肪酸ポリグリセリルの平均付加モル数は特に限定されないが、2~20が好ましく、5~15がより好ましい。 Examples of fatty acid (C5-30) polyglyceryl include polyglyceryl myristate, polyglyceryl palmitate, polyglyceryl stearate, polyglyceryl oleate, polyglyceryl behenate, etc. The average number of moles added of the fatty acid polyglyceryl is not particularly limited, but is preferably 2 to 20, and more preferably 5 to 15.
前記両親媒性化合物のゴム成分100質量部に対する含有量は、シリカの分散性を向上させ、良好なウェットグリップ性能および低燃費性能を得る観点から、1質量部以上であり、2質量部以上が好ましく、3質量部以上がより好ましく、4質量部以上がさらに好ましく、5質量部以上が特に好ましい。また、該含有量は、ゴム成分100質量部に対して、50質量部以下であり、40質量部以下が好ましく、30質量部以下がより好ましく、20質量部以下がさらに好ましく、10質量部以下が特に好ましい。 The content of the amphiphilic compound relative to 100 parts by mass of the rubber component is 1 part by mass or more, preferably 2 parts by mass or more, more preferably 3 parts by mass or more, even more preferably 4 parts by mass or more, and particularly preferably 5 parts by mass or more, relative to 100 parts by mass of the rubber component, from the viewpoint of improving the dispersibility of the silica and obtaining good wet grip performance and low fuel consumption performance. The content is 50 parts by mass or less, preferably 40 parts by mass or less, more preferably 30 parts by mass or less, even more preferably 20 parts by mass or less, and particularly preferably 10 parts by mass or less, relative to 100 parts by mass of the rubber component.
前記両親媒性化合物のシリカ100質量部に対する含有量は、シリカの分散性を向上させ、良好なウェットグリップ性能および低燃費性能を得る観点から、2質量部以上が好ましく、3質量部以上がより好ましく、4質量部以上がさらに好ましく、5質量部以上が特に好ましい。また、該含有量は、シリカ100質量部に対して、20質量部以下が好ましく、18質量部以下がより好ましく、15質量部以下がさらに好ましく、12質量部以下が特に好ましい。 The content of the amphiphilic compound relative to 100 parts by mass of silica is preferably 2 parts by mass or more, more preferably 3 parts by mass or more, even more preferably 4 parts by mass or more, and particularly preferably 5 parts by mass or more, from the viewpoint of improving the dispersibility of silica and obtaining good wet grip performance and low fuel consumption performance. The content is preferably 20 parts by mass or less, more preferably 18 parts by mass or less, even more preferably 15 parts by mass or less, and particularly preferably 12 parts by mass or less, relative to 100 parts by mass of silica.
<軟化剤>
前記第一層を構成するゴム組成物は、ウェットグリップ性能を向上させるために、軟化剤を配合することが好ましい。軟化剤としては、例えば、樹脂成分、オイル、液状ゴム等が挙げられる。
<Softener>
The rubber composition constituting the first layer preferably contains a softener in order to improve wet grip performance. Examples of the softener include a resin component, oil, and liquid rubber.
本開示に係るゴム組成物は、樹脂成分を含有してもよい。樹脂成分としては、特に限定されないが、タイヤ工業で慣用される石油樹脂、テルペン系樹脂、ロジン系樹脂、フェノール系樹脂等が挙げられ、これらが水素添加されたものであってもよい。これらの樹脂成分は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 The rubber composition according to the present disclosure may contain a resin component. The resin component is not particularly limited, but may include petroleum resins, terpene resins, rosin resins, phenolic resins, etc. commonly used in the tire industry, and may be hydrogenated. These resin components may be used alone or in combination of two or more types.
本明細書において「C5系石油樹脂」とは、C5留分を重合することにより得られる樹脂をいう。C5留分としては、例えば、シクロペンタジエン、ペンテン、ペンタジエン、イソプレン等の炭素数4~5個相当の石油留分が挙げられる。C5系石油樹脂しては、シクロペンタジエン系樹脂が好適に用いられる。シクロペンタジエン系樹脂としては、ジシクロペンタジエン樹脂(DCPD樹脂)、シクロペンタジエン樹脂、メチルシクロペンタジエン樹脂(水素添加されていないシクロペンタジエン系樹脂)、並びにこれらのシクロペンタジエン系樹脂に水素添加処理を行ったもの(水素添加されたシクロペンタジエン系樹脂)が挙げられる。シクロペンタジエン系樹脂としては、例えば、エクソンモービルケミカル社等より市販されているものを使用することができる。 In this specification, "C5 petroleum resin" refers to a resin obtained by polymerizing a C5 fraction. Examples of C5 fractions include petroleum fractions having 4 to 5 carbon atoms, such as cyclopentadiene, pentene, pentadiene, and isoprene. As a C5 petroleum resin, a cyclopentadiene resin is preferably used. Examples of cyclopentadiene resins include dicyclopentadiene resin (DCPD resin), cyclopentadiene resin, methylcyclopentadiene resin (non-hydrogenated cyclopentadiene resin), and these cyclopentadiene resins that have been subjected to a hydrogenation treatment (hydrogenated cyclopentadiene resin). As a cyclopentadiene resin, for example, commercially available products from ExxonMobil Chemical Corporation can be used.
本明細書において「芳香族系石油樹脂」とは、C9留分を重合することにより得られる樹脂をいい、それらを水素添加したものや変性したものであってもよい。C9留分としては、例えば、ビニルトルエン、アルキルスチレン、インデン、メチルインデン等の炭素数8~10個相当の石油留分が挙げられる。芳香族系石油樹脂の具体例としては、例えば、
クマロンインデン樹脂、クマロン樹脂、インデン樹脂、および芳香族ビニル系樹脂が好適に用いられる。芳香族ビニル系樹脂としては、経済的で、加工しやすく、発熱性に優れているという理由から、α-メチルスチレンもしくはスチレンの単独重合体またはα-メチルスチレンとスチレンとの共重合体が好ましく、α-メチルスチレンとスチレンとの共重合体がより好ましい。芳香族ビニル系樹脂としては、例えば、クレイトン社、イーストマンケミカル社等より市販されているものを使用することができる。
In this specification, the term "aromatic petroleum resin" refers to a resin obtained by polymerizing a C9 fraction, and may be a hydrogenated or modified resin. Examples of C9 fractions include petroleum fractions having 8 to 10 carbon atoms, such as vinyltoluene, alkylstyrene, indene, and methylindene. Specific examples of aromatic petroleum resins include, for example:
Coumarone-indene resin, coumarone resin, indene resin, and aromatic vinyl resin are preferably used. As the aromatic vinyl resin, a homopolymer of α-methylstyrene or styrene or a copolymer of α-methylstyrene and styrene is preferred, and a copolymer of α-methylstyrene and styrene is more preferred, because they are economical, easy to process, and have excellent heat generation properties. As the aromatic vinyl resin, for example, commercially available products from Kraton Corporation, Eastman Chemical Company, etc. can be used.
本明細書において「C5C9系石油樹脂」とは、前記C5留分と前記C9留分を共重合することにより得られる樹脂をいい、それらを水素添加したものや変性したものであってもよい。C5留分およびC9留分としては、前記の石油留分が挙げられる。C5C9系石油樹脂としては、例えば、東ソー(株)、LUHUA社等より市販されているものを使用することができる。 In this specification, "C5C9 petroleum resin" refers to a resin obtained by copolymerizing the C5 fraction and the C9 fraction, and may be a hydrogenated or modified resin. Examples of the C5 fraction and the C9 fraction include the petroleum fractions described above. As the C5C9 petroleum resin, for example, those commercially available from Tosoh Corporation, LUHUA Corporation, etc. can be used.
テルペン系樹脂としては、α-ピネン、β-ピネン、リモネン、ジペンテン等のテルペン化合物から選ばれる少なくとも1種からなるポリテルペン樹脂;前記テルペン化合物と芳香族化合物とを原料とする芳香族変性テルペン樹脂;テルペン化合物とフェノール系化合物とを原料とするテルペンフェノール樹脂;並びにこれらのテルペン系樹脂に水素添加処理を行ったもの(水素添加されたテルペン系樹脂)が挙げられる。芳香族変性テルペン樹脂の原料となる芳香族化合物としては、例えば、スチレン、α-メチルスチレン、ビニルトルエン、ジビニルトルエン等が挙げられる。テルペンフェノール樹脂の原料となるフェノール系化合物としては、例えば、フェノール、ビスフェノールA、クレゾール、キシレノール等が挙げられる。テルペン系樹脂としては、例えば、ヤスハラケミカル(株)等より市販されているものを使用することができる。 Examples of terpene resins include polyterpene resins made of at least one terpene compound selected from α-pinene, β-pinene, limonene, dipentene, and other terpene compounds; aromatic modified terpene resins made from the above terpene compounds and aromatic compounds; terpene phenolic resins made from terpene compounds and phenolic compounds; and terpene resins obtained by subjecting these terpene resins to hydrogenation (hydrogenated terpene resins). Examples of aromatic compounds that are raw materials for aromatic modified terpene resins include styrene, α-methylstyrene, vinyltoluene, and divinyltoluene. Examples of phenolic compounds that are raw materials for terpene phenolic resins include phenol, bisphenol A, cresol, and xylenol. Examples of terpene resins that can be used include those commercially available from Yasuhara Chemical Co., Ltd., etc.
ロジン系樹脂としては、特に限定されないが、例えば天然樹脂ロジン、変性ロジン樹脂等が挙げられる。ロジン系樹脂としては、例えば、荒川化学(株)、ハリマ化成(株)等より市販されているものを使用することができる。 The rosin-based resin is not particularly limited, but examples thereof include natural rosin resin, modified rosin resin, etc. As the rosin-based resin, for example, commercially available products from Arakawa Chemical Industries, Ltd., Harima Chemical Industries, Ltd., etc. can be used.
フェノール系樹脂としては、特に限定されないが、フェノールホルムアルデヒド樹脂、アルキルフェノールホルムアルデヒド樹脂、アルキルフェノールアセチレン樹脂、オイル変性フェノールホルムアルデヒド樹脂等が挙げられる。 Phenol-based resins include, but are not limited to, phenol formaldehyde resin, alkylphenol formaldehyde resin, alkylphenol acetylene resin, oil-modified phenol formaldehyde resin, etc.
樹脂成分の軟化点は、ウェットグリップ性能の観点から、60℃以上が好ましく、65℃以上がより好ましい。また、加工性、ゴム成分とフィラーとの分散性向上という観点からは、150℃以下が好ましく、140℃以下がより好ましく、130℃以下がさらに好ましい。なお、本明細書において、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、球が降下した温度として定義され得る。 From the viewpoint of wet grip performance, the softening point of the resin component is preferably 60°C or higher, and more preferably 65°C or higher. From the viewpoint of processability and improved dispersibility of the rubber component and the filler, the softening point is preferably 150°C or lower, more preferably 140°C or lower, and even more preferably 130°C or lower. In this specification, the softening point is defined as the temperature at which the ball drops when the softening point specified in JIS K 6220-1:2001 is measured using a ring and ball softening point measuring device.
樹脂成分を含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、ウェットグリップ性能の観点から、1質量部以上が好ましく、5質量部以上がより好ましく、10質量部以上がさらに好ましく、12質量部以上が特に好ましい。また、発熱性抑制の観点からは、60質量部以下が好ましく、50質量部以下がより好ましく、40質量部以下がさらに好ましく、30質量部以下が特に好ましい。 When a resin component is contained, the content per 100 parts by mass of the rubber component is preferably 1 part by mass or more, more preferably 5 parts by mass or more, even more preferably 10 parts by mass or more, and particularly preferably 12 parts by mass or more, from the viewpoint of wet grip performance. Also, from the viewpoint of suppressing heat generation, the content is preferably 60 parts by mass or less, more preferably 50 parts by mass or less, even more preferably 40 parts by mass or less, and particularly preferably 30 parts by mass or less.
オイルとしては、例えば、プロセスオイル、植物油脂、動物油脂等が挙げられる。前記プロセスオイルとしてはパラフィン系プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイル、芳香族系プロセスオイル等が挙げられる。また、環境対策で多環式芳香族(polycyclic aromatic compound:PCA)化合物の含量の低いプロセスオイルを使用することもできる。前記低PCA含量プロセスオイルとしては、軽度抽出溶媒和物(MES)、処理留出物芳香族系抽出物(TDAE)、重ナフテン系オイル等が挙げられる。 Examples of oils include process oils, vegetable oils and fats, and animal oils and fats. Examples of the process oils include paraffinic process oils, naphthenic process oils, and aromatic process oils. In addition, as an environmental measure, process oils with a low content of polycyclic aromatic compound (PCA) compounds can be used. Examples of the low PCA content process oils include light extract solvates (MES), treated distillate aromatic extracts (TDAE), and heavy naphthenic oils.
オイルを含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、加工性の観点から、5質量部以上が好ましく、10質量部以上がより好ましく、15質量部以上がさらに好ましい。また、耐摩耗性能の観点からは、100質量部以下が好ましく、80質量部以下がより好ましく、60質量部以下がさらに好ましい。なお、本明細書において、オイルの含有量には、油展ゴムに含まれるオイル量も含まれる。 When oil is contained, the content per 100 parts by mass of the rubber component is preferably 5 parts by mass or more, more preferably 10 parts by mass or more, and even more preferably 15 parts by mass or more, from the viewpoint of processability. Also, from the viewpoint of abrasion resistance, the content is preferably 100 parts by mass or less, more preferably 80 parts by mass or less, and even more preferably 60 parts by mass or less. In this specification, the content of oil includes the amount of oil contained in the oil-extended rubber.
液状ゴムは、常温(25℃)で液体状態のポリマーであれば特に限定されないが、例えば、液状ブタジエンゴム(液状BR)、液状スチレンブタジエンゴム(液状SBR)、液状イソプレンゴム(液状IR)、液状スチレンイソプレンゴム(液状SIR)、液状ファルネセンゴム等が挙げられる。これらの液状ゴムは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 The liquid rubber is not particularly limited as long as it is a polymer that is in a liquid state at room temperature (25°C), but examples include liquid butadiene rubber (liquid BR), liquid styrene butadiene rubber (liquid SBR), liquid isoprene rubber (liquid IR), liquid styrene isoprene rubber (liquid SIR), liquid farnesene rubber, etc. These liquid rubbers may be used alone or in combination of two or more types.
液状ゴムを含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、1質量部以上が好ましく、2質量部以上がより好ましく、3質量部以上がさらに好ましく、5質量部以上が特に好ましい。また、液状ゴムの含有量は、50質量部以下が好ましく、40質量部以下がより好ましく、20質量部以下がさらに好ましい。 When liquid rubber is contained, the content per 100 parts by mass of the rubber component is preferably 1 part by mass or more, more preferably 2 parts by mass or more, even more preferably 3 parts by mass or more, and particularly preferably 5 parts by mass or more. The content of liquid rubber is preferably 50 parts by mass or less, more preferably 40 parts by mass or less, and even more preferably 20 parts by mass or less.
軟化剤を含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量(複数の軟化剤を併用する場合は全ての合計量)は、ウェットグリップ性能の観点から、10質量部以上が好ましく、20質量部以上がより好ましく、25質量部以上がさらに好ましい。また、加工性の観点からは、130質量部以下が好ましく、120質量部以下がより好ましく、110質量部以下がさらに好ましく、70質量部以下がさらに好ましく、50質量部以下が特に好ましい。 When a softener is contained, the content per 100 parts by mass of the rubber component (the total amount when multiple softeners are used) is preferably 10 parts by mass or more, more preferably 20 parts by mass or more, and even more preferably 25 parts by mass or more, from the viewpoint of wet grip performance. Also, from the viewpoint of processability, it is preferably 130 parts by mass or less, more preferably 120 parts by mass or less, even more preferably 110 parts by mass or less, even more preferably 70 parts by mass or less, and particularly preferably 50 parts by mass or less.
<その他の配合剤>
本開示に係るゴム組成物には、前記成分以外にも、従来タイヤ工業で一般に使用される配合剤、例えば、ワックス、加工助剤、老化防止剤、ステアリン酸、酸化亜鉛、硫黄等の加硫剤、加硫促進剤等を適宜含有することができる。
<Other compounding agents>
In addition to the above-mentioned components, the rubber composition according to the present disclosure may appropriately contain compounding agents that are generally used in the tire industry, such as wax, processing aids, antioxidants, vulcanizing agents such as stearic acid, zinc oxide, and sulfur, and vulcanization accelerators.
ワックスとしては、特に限定されず、タイヤ工業において通常使用されるものをいずれも好適に用いることができ、例えば、石油系ワックス、鉱物系ワックス、合成ワックスなどが挙げられる。なかでも、石油系ワックスが好ましい。石油系ワックスとしては、例えば、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス等が挙げられる。ワックスは、例えば、大内新興化学工業(株)製のもの、日本精蝋(株)製のもの、パラメルト社製のものなどを用いることができる。これらのワックスは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 The wax is not particularly limited, and any wax commonly used in the tire industry can be suitably used, such as petroleum wax, mineral wax, and synthetic wax. Of these, petroleum wax is preferred. Examples of petroleum wax include paraffin wax and microcrystalline wax. Waxes that can be used include those manufactured by Ouchi Shinko Chemical Industry Co., Ltd., Nippon Seiro Co., Ltd., and Paramelt Co., Ltd. These waxes may be used alone or in combination of two or more types.
ワックスを含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、ゴムの耐候性の観点から、0.5質量部以上が好ましく、1質量部以上がより好ましい。また、ブルームによるタイヤの白色化の観点からは、10質量部以下が好ましく、5質量部以下がより好ましい。 When wax is contained, the content per 100 parts by mass of the rubber component is preferably 0.5 parts by mass or more, and more preferably 1 part by mass or more, from the viewpoint of weather resistance of the rubber. Also, from the viewpoint of whitening of the tire due to bloom, the content is preferably 10 parts by mass or less, and more preferably 5 parts by mass or less.
加工助剤としては、例えば、脂肪酸金属塩、脂肪酸アミド、アミドエステル、シリカ表面活性剤、脂肪酸エステル、脂肪酸金属塩とアミドエステルとの混合物、脂肪酸金属塩と脂肪酸アミドとの混合物等が挙げられる。これらの加工助剤は、1種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、脂肪酸金属塩、アミドエステル、脂肪酸金属塩とアミドエステルもしくは脂肪酸アミドとの混合物が好ましく、脂肪酸金属塩と脂肪酸アミドとの混合物がより好ましい。加工助剤は、例えば、Schill+Seilacher社製の脂肪酸石鹸系加工助剤を用いることができる。 Examples of processing aids include fatty acid metal salts, fatty acid amides, amide esters, silica surfactants, fatty acid esters, mixtures of fatty acid metal salts and amide esters, mixtures of fatty acid metal salts and fatty acid amides, etc. These processing aids may be used alone or in combination of two or more. Among them, fatty acid metal salts, amide esters, mixtures of fatty acid metal salts and amide esters or fatty acid amides are preferred, and mixtures of fatty acid metal salts and fatty acid amides are more preferred. Examples of processing aids that can be used include fatty acid soap-based processing aids manufactured by Schill+Seilacher.
加工助剤を含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、加工性の改善効果を発揮させる観点から、0.5質量部以上が好ましく、1質量部以上がより好ましい。また、耐摩耗性および破壊強度の観点からは、10質量部以下が好ましく、8質量部以下がより好ましい。 When a processing aid is included, the content per 100 parts by mass of the rubber component is preferably 0.5 parts by mass or more, and more preferably 1 part by mass or more, from the viewpoint of improving processability. Also, from the viewpoint of abrasion resistance and breaking strength, the content is preferably 10 parts by mass or less, and more preferably 8 parts by mass or less.
老化防止剤としては、特に限定されず、例えば、アミン系、キノリン系、キノン系、フェノール系、イミダゾール系の各化合物や、カルバミン酸金属塩等の老化防止剤が挙げられ、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-イソプロピル-N’-フェニル-p-フェニレンジアミン、N,N’-ジフェニル-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、N-シクロヘキシル-N’-フェニル-p-フェニレンジアミン、N,N’-ビス(1-メチルヘプチル)-p-フェニレンジアミン、N,N’-ビス(1,4-ジメチルペンチル)-p-フェニレンジアミン、N,N’-ビス(1-エチル-3-メチルペンチル)-p-フェニレンジアミン、N-4-メチル-2-ペンチル-N’-フェニル-p-フェニレンジアミン、N,N’-ジアリール-p-フェニレンジアミン、ヒンダードジアリール-p-フェニレンジアミン、フェニルヘキシル-p-フェニレンジアミン、フェニルオクチル-p-フェニレンジアミン等のフェニレンジアミン系老化防止剤、および2,2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリン重合体、6-エトキシ-2,2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリン等のキノリン系老化防止剤が好ましい。これらの老化防止剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 The anti-aging agent is not particularly limited, and examples thereof include amine-based, quinoline-based, quinone-based, phenol-based, and imidazole-based compounds, as well as anti-aging agents such as metal carbamates, and N-(1,3-dimethylbutyl)-N'-phenyl-p-phenylenediamine, N-isopropyl-N'-phenyl-p-phenylenediamine, N,N'-diphenyl-p-phenylenediamine, N,N'-di-2-naphthyl-p-phenylenediamine, N-cyclohexyl-N'-phenyl-p-phenylenediamine, N,N'-bis(1-methylheptyl)-p-phenylenediamine, N,N'-bis(1,4-dimethylphenyl ... Phenylenediamine-based antioxidants such as N,N'-bis(1-ethyl-3-methylpentyl)-p-phenylenediamine, N-4-methyl-2-pentyl-N'-phenyl-p-phenylenediamine, N,N'-diaryl-p-phenylenediamine, hindered diaryl-p-phenylenediamine, phenylhexyl-p-phenylenediamine, and phenyloctyl-p-phenylenediamine, and quinoline-based antioxidants such as 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline polymer and 6-ethoxy-2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline are preferred. These antioxidants may be used alone or in combination of two or more.
老化防止剤を含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、ゴムの耐オゾンクラック性の観点から、0.5質量部以上が好ましく、1質量部以上がより好ましい。また、耐摩耗性能やウェットグリップ性能の観点からは、10質量部以下が好ましく、5質量部以下がより好ましい。 When an antioxidant is contained, the content per 100 parts by mass of the rubber component is preferably 0.5 parts by mass or more, and more preferably 1 part by mass or more, from the viewpoint of the ozone crack resistance of the rubber. Also, from the viewpoint of abrasion resistance and wet grip performance, the content is preferably 10 parts by mass or less, and more preferably 5 parts by mass or less.
ステアリン酸を含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、加工性の観点から、0.5質量部以上が好ましく、1質量部以上がより好ましい。また、加硫速度の観点からは、10質量部以下が好ましく、5質量部以下がより好ましい。 When stearic acid is contained, the content per 100 parts by mass of the rubber component is preferably 0.5 parts by mass or more, and more preferably 1 part by mass or more, from the viewpoint of processability. Also, from the viewpoint of vulcanization speed, the content is preferably 10 parts by mass or less, and more preferably 5 parts by mass or less.
酸化亜鉛を含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、加工性の観点から、0.5質量部以上が好ましく、1質量部以上がより好ましい。また、耐摩耗性能の観点からは、10質量部以下が好ましく、5質量部以下がより好ましい。 When zinc oxide is contained, the content per 100 parts by mass of the rubber component is preferably 0.5 parts by mass or more, and more preferably 1 part by mass or more, from the viewpoint of processability. Also, from the viewpoint of abrasion resistance, the content is preferably 10 parts by mass or less, and more preferably 5 parts by mass or less.
加硫剤としては硫黄が好適に用いられる。硫黄としては、粉末硫黄、油処理硫黄、沈降硫黄、コロイド硫黄、不溶性硫黄、高分散性硫黄等を用いることができる。 Sulfur is preferably used as a vulcanizing agent. Examples of sulfur that can be used include powdered sulfur, oil-treated sulfur, precipitated sulfur, colloidal sulfur, insoluble sulfur, and highly dispersible sulfur.
加硫剤として硫黄を含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、十分な加硫反応を確保し、良好なウェットグリップ性能および耐摩耗性能を得るという観点から、0.5質量部以上が好ましく、0.7質量部以上がより好ましい。また、劣化を抑制する観点からは、5.0質量部以下が好ましく、4.0質量部以下がより好ましく、3.0質量部以下がさらに好ましい。 When sulfur is used as a vulcanizing agent, the content per 100 parts by mass of the rubber component is preferably 0.5 parts by mass or more, and more preferably 0.7 parts by mass or more, from the viewpoint of ensuring a sufficient vulcanization reaction and obtaining good wet grip performance and abrasion resistance. In addition, from the viewpoint of suppressing deterioration, the content is preferably 5.0 parts by mass or less, more preferably 4.0 parts by mass or less, and even more preferably 3.0 parts by mass or less.
硫黄以外の加硫剤としては、例えば、1,6-ヘキサメチレン-ジチオ硫酸ナトリウム・二水和物、1,6-ビス(N,N’-ジベンジルチオカルバモイルジチオ)ヘキサン等の硫黄原子を含む加硫剤や、ジクミルパーオキサイド等の有機過酸化物等が挙げられる。硫黄以外の加硫剤としては、例えば、田岡化学工業(株)製のもの、フレキシス社製のもの、ランクセス社製のものなどを用いることができる。 Examples of vulcanizing agents other than sulfur include vulcanizing agents containing sulfur atoms, such as sodium 1,6-hexamethylene-dithiosulfate dihydrate and 1,6-bis(N,N'-dibenzylthiocarbamoyldithio)hexane, and organic peroxides, such as dicumyl peroxide. Examples of vulcanizing agents other than sulfur that can be used include those manufactured by Taoka Chemical Co., Ltd., Flexsys, and Lanxess.
加硫促進剤としては、例えば、スルフェンアミド系、チアゾール系、チウラム系、チオウレア系、グアニジン系、ジチオカルバミン酸系、アルデヒド-アミン系もしくはアルデヒド-アンモニア系、イミダゾリン系、またはキサンテート系加硫促進剤等が挙げられる。これら加硫促進剤は、1種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、グアニジン系、およびチアゾール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およびグアニジン系加硫促進剤を併用することがより好ましい。 Examples of vulcanization accelerators include sulfenamide-based, thiazole-based, thiuram-based, thiourea-based, guanidine-based, dithiocarbamic acid-based, aldehyde-amine-based or aldehyde-ammonia-based, imidazoline-based, or xanthate-based vulcanization accelerators. These vulcanization accelerators may be used alone or in combination of two or more. Among them, sulfenamide-based, guanidine-based, and thiazole-based vulcanization accelerators are preferred, and it is more preferred to use a sulfenamide-based vulcanization accelerator and a guanidine-based vulcanization accelerator in combination.
スルフェンアミド系加硫促進剤としては、例えば、N-tert-ブチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(TBBS)、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(CBS)、N,N-ジシクロヘキシル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(DCBS)等が挙げられる。なかでも、N-tert-ブチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(TBBS)が好ましい。 Examples of sulfenamide vulcanization accelerators include N-tert-butyl-2-benzothiazolylsulfenamide (TBBS), N-cyclohexyl-2-benzothiazolylsulfenamide (CBS), and N,N-dicyclohexyl-2-benzothiazolylsulfenamide (DCBS). Of these, N-tert-butyl-2-benzothiazolylsulfenamide (TBBS) is preferred.
グアニジン系加硫促進剤としては、例えば、1,3-ジフェニルグアニジン(DPG)、1,3-ジ-o-トリルグアニジン、1-o-トリルビグアニド、ジカテコールボレートのジ-o-トリルグアニジン塩、1,3-ジ-o-クメニルグアニジン、1,3-ジ-o-ビフェニルグアニジン、1,3-ジ-o-クメニル-2-プロピオニルグアニジン等が挙げられる。なかでも、1,3-ジフェニルグアニジン(DPG)が好ましい。 Examples of guanidine vulcanization accelerators include 1,3-diphenylguanidine (DPG), 1,3-di-o-tolylguanidine, 1-o-tolylbiguanide, di-o-tolylguanidine salt of dicatechol borate, 1,3-di-o-cumenylguanidine, 1,3-di-o-biphenylguanidine, 1,3-di-o-cumenyl-2-propionylguanidine, etc. Among these, 1,3-diphenylguanidine (DPG) is preferred.
チアゾール系加硫促進剤としては、例えば、2-メルカプトベンゾチアゾール、2-メルカプトベンゾチアゾールのシクロヘキシルアミン塩、ジ-2-ベンゾチアゾリルジスルフィド等が挙げられる。なかでも、2-メルカプトベンゾチアゾールが好ましい。 Examples of thiazole-based vulcanization accelerators include 2-mercaptobenzothiazole, cyclohexylamine salt of 2-mercaptobenzothiazole, and di-2-benzothiazolyl disulfide. Of these, 2-mercaptobenzothiazole is preferred.
加硫促進剤を含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、1質量部以上が好ましく、2質量部以上がより好ましい。また、加硫促進剤のゴム成分100質量部に対する含有量は、8質量部以下が好ましく、7質量部以下がより好ましく、6質量部以下がさらに好ましい。加硫促進剤の含有量を上記範囲内とすることにより、破壊強度および伸びが確保できる傾向がある。 When a vulcanization accelerator is contained, the content per 100 parts by mass of the rubber component is preferably 1 part by mass or more, and more preferably 2 parts by mass or more. The content per 100 parts by mass of the rubber component is preferably 8 parts by mass or less, more preferably 7 parts by mass or less, and even more preferably 6 parts by mass or less. By keeping the content of the vulcanization accelerator within the above range, breaking strength and elongation tend to be ensured.
<ゴム組成物およびタイヤの製造>
本実施形態に係るゴム組成物は、公知の方法により製造することができる。例えば、上記の各成分をオープンロール、バンバリーミキサー、密閉式混練機等のゴム混練装置を用いて混練りし、その後加硫する方法等により製造できる。
<Production of rubber composition and tire>
The rubber composition according to the present embodiment can be produced by a known method, for example, by kneading the above-mentioned components using a rubber kneading machine such as an open roll, a Banbury mixer, or an internal kneader, and then vulcanizing the mixture.
ここで、各成分を混練りする混練り工程は、例えば、加硫剤および加硫促進剤以外の配合剤および添加剤をバンバリーミキサーやニーダー、オープンロールなどの混練機で混練りするベース練り工程と、ベース練り工程で得られた混練物に加硫剤や加硫促進剤を添加して混練りするファイナル練り(F練り)工程からなる混練り工程とすることができる。より効率的にシリカ表面の親水基と前記両親媒性化合物とを結合させる観点から、前記ベース練り工程を、シリカおよび前記両親媒性化合物を含むマスターバッチを製造するX練り工程、および前記マスターバッチに加硫剤および加硫促進剤以外の残りの配合剤および添加剤を添加して混練するY練り工程とに分けることが好ましい。シリカおよび前記両親媒性化合物は、前記X練り工程において全量を投入してもよく一部を投入してもよい。 Here, the kneading process for kneading each component can be, for example, a kneading process consisting of a base kneading process in which compounding agents and additives other than the vulcanizing agent and vulcanization accelerator are kneaded with a kneading machine such as a Banbury mixer, a kneader, or an open roll, and a final kneading (F kneading) process in which the vulcanizing agent and vulcanization accelerator are added to the kneaded product obtained in the base kneading process and kneaded. From the viewpoint of more efficiently bonding the hydrophilic groups on the silica surface with the amphipathic compound, it is preferable to divide the base kneading process into an X kneading process for producing a master batch containing silica and the amphipathic compound, and a Y kneading process for adding the remaining compounding agents and additives other than the vulcanizing agent and vulcanization accelerator to the master batch and kneading them. The silica and the amphipathic compound may be added in their entirety or in part in the X kneading process.
前記マスターバッチは、シリカおよび前記両親媒性化合物以外に、シランカップリング剤やオイルなどを適宜含有することができる。シランカップリング剤を配合する場合のマスターバッチ中のシリカに対する含有量は、前述のシリカに対する含有量と同様である。 The master batch may contain, in addition to silica and the amphiphilic compound, a silane coupling agent, oil, etc., as appropriate. When a silane coupling agent is blended, the content relative to the silica in the master batch is the same as the content relative to the silica described above.
前記X練り工程における排出温度は、シリカおよび前記両親媒性化合物との結合を十分に促進することができるという理由から、140~170℃が好ましく、145~165℃がより好ましい。 The discharge temperature in the X-kneading step is preferably 140 to 170°C, more preferably 145 to 165°C, because this can sufficiently promote bonding between the silica and the amphiphilic compound.
前記X練り工程における混練時間は特に限定されないが、シリカが良好に分散した混練物を効率良く得られるという理由から、2.0~10.0分が好ましく、2.5~8.0分がより好ましく、3.0~7.0分がさらに好ましい。 The kneading time in the X kneading step is not particularly limited, but is preferably 2.0 to 10.0 minutes, more preferably 2.5 to 8.0 minutes, and even more preferably 3.0 to 7.0 minutes, because this allows efficient production of a kneaded product in which silica is well dispersed.
前記混練時間は、混練開始から混練温度が排出温度に到達するまでの時間であるが、前記X練り工程では、排出温度に到達した後、排出温度を維持したまま1~5分混練することが、シリカおよび前記両親媒性化合物との結合をより促進することができるという理由から好ましい。 The kneading time is the time from the start of kneading until the kneading temperature reaches the discharge temperature, but in the X kneading step, it is preferable to knead for 1 to 5 minutes while maintaining the discharge temperature after the discharge temperature is reached, because this can further promote bonding between the silica and the amphiphilic compound.
前記Y練り工程およびF練り工程における混練温度や混練時間は特に限定されず、従来のベース練り工程の条件などで行うことができる。例えば、Y練り工程では、排出温度150~170℃で3~10分間混練りし、F練り工程では、70~110℃で1~5分間混練りする方法が挙げられる。加硫条件としては、特に限定されるものではなく、例えば、150~200℃で10~30分間加硫する方法が挙げられる。 The kneading temperature and time in the Y kneading process and the F kneading process are not particularly limited, and can be carried out under the conditions of the conventional base kneading process. For example, the Y kneading process can be performed at a discharge temperature of 150 to 170°C for 3 to 10 minutes, and the F kneading process can be performed at 70 to 110°C for 1 to 5 minutes. There are no particular limitations on the vulcanization conditions, and an example of the method is vulcanization at 150 to 200°C for 10 to 30 minutes.
本開示のタイヤ用ゴム組成物は、各種タイヤ部材(例えば、トレッド、サイドウォール、カーカス被覆ゴム、クリンチ、チェーファー、ビード、ブレーカークッション、インナーライナーなど)に好適に使用することができ、その特性から、特にタイヤのトレッドとして好適に使用することができる。 The rubber composition for tires disclosed herein can be suitably used for various tire components (e.g., treads, sidewalls, carcass covering rubber, clinches, chafers, beads, breaker cushions, inner liners, etc.), and due to its properties, can be particularly suitably used as tire treads.
本実施形態に係るタイヤは、上記ゴム組成物を用いて、通常の方法により製造することができる。すなわち、上記の各成分を混練して得られた未加硫ゴム組成物をトレッド等のタイヤ部材の形状にあわせて押出し加工した部材をタイヤ成形機上で他のタイヤ部材とともに貼り合わせ、通常の方法にて成形することにより、未加硫タイヤを形成し、この未加硫タイヤを加硫機中で加熱加圧することにより製造することができる。 The tire according to this embodiment can be manufactured by a normal method using the above rubber composition. That is, the unvulcanized rubber composition obtained by kneading the above components is extruded to match the shape of a tire component such as a tread, and the extruded component is bonded together with other tire components on a tire building machine and molded by a normal method to form an unvulcanized tire, which can then be manufactured by heating and pressurizing the unvulcanized tire in a vulcanizer.
本開示のタイヤは、空気入りタイヤ、非空気入りタイヤを問わない。また、競技用タイヤ、乗用車用タイヤ、大型乗用車用タイヤ、大型SUV用タイヤ、モーターサイクル用タイヤ等に好適であり、それぞれのサマータイヤ、ウインタータイヤ、スタッドレスタイヤとして使用可能である。 The tires disclosed herein may be pneumatic or non-pneumatic. They are also suitable for use as racing tires, passenger car tires, large passenger car tires, large SUV tires, motorcycle tires, etc., and can be used as summer tires, winter tires, and studless tires for each of these.
本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明は、実施例にのみ限定されるものではない。 The present invention will be described based on examples, but the present invention is not limited to only the examples.
<評価>
以下に示す各種薬品を用いて、表1に従って配合を変化させたゴム組成物からなるトレッドを、タイヤサイズが195/65R15のタイヤのトレッドに用いることを想定し、下記評価方法に基づいて、各タイヤのウェットグリップ性能および低燃費性能を算出した結果を表1に示す。
<Evaluation>
Assuming that a tread made of a rubber composition whose formulation was changed according to Table 1 using various chemicals shown below is used in the tread of a tire having a tire size of 195/65R15, the wet grip performance and fuel economy performance of each tire were calculated based on the evaluation method described below, and the results are shown in Table 1.
以下、実施例および比較例において用いる各種薬品をまとめて示す。
NR:TSR20
SBR1:後述の製造例1で製造したS-SBR(スチレン含量:30質量%、ビニル含量:52質量%、Mw:25万、非油展品)
SBR2:JSR(株)製のJSR1502(E-SBR、スチレン含量:23.5質量%)
BR:宇部興産(株)製のUBEPOL BR150B(Mw:44万、ハイシスBR、シス含量:96%)
シリカ1:エボニックデグサ社製のウルトラシル9100GR(N2SA:230m2/g、平均一次粒子径:15nm)
シリカ2:エボニックデグサ社製のウルトラシルVN3(N2SA:175m2/g、平均一次粒子径:18nm)
シリカ3:ソルベイジャパン(株)製のZEOSIL 115GR(N2SA:110m2/g、平均一次粒子径:24nm)
マスターバッチ1:下記製造例1で作製されるマスターバッチ
カーボンブラック:キャボットジャパン(株)製のショウブラックN220(N2SA:111m2/g)
シランカップリング剤:モメンティブ社製のNXT-Z45(メルカプト基を有するシランカップリング剤)
化合物1:下記式(4)で表される化合物(m+n=5)
化合物3:モノミリスチン酸グリセリル
化合物4:ポリオキシエチレンイソステアリン酸グリセリル(5E.O.)
化合物5:ステアリン酸ポリグリセリル-5
化合物6:ジプロピレングリコール
オイル:出光興産(株)製のダイアナプロセスNH-70S
酸化亜鉛:東邦亜鉛(株)製の「銀嶺R」
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)
ステアリン酸:日油(株)製のビーズステアリン酸つばき
ワックス:日本精蝋(株)製のオゾエース0355
硫黄:細井化学工業(株)製のHK-200-5(5%オイル含有粉末硫黄)
加硫促進剤1:大内新興化学工業(株)製のノクセラーCZ-G(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)
加硫促進剤2:大内新興化学工業(株)製のノクセラーD(N,N’-ジフェニルグアニジン)
Various chemicals used in the examples and comparative examples are listed below.
NR: TSR20
SBR1: S-SBR produced in Production Example 1 described later (styrene content: 30% by mass, vinyl content: 52% by mass, Mw: 250,000, non-oil extended product)
SBR2: JSR1502 (E-SBR, styrene content: 23.5% by mass) manufactured by JSR Corporation
BR: UBEPOL BR150B manufactured by Ube Industries, Ltd. (Mw: 440,000, high cis BR, cis content: 96%)
Silica 1: Ultrasil 9100GR manufactured by Evonik Degussa ( N2SA : 230 m2 /g, average primary particle size: 15 nm)
Silica 2: Ultrasil VN3 manufactured by Evonik Degussa ( N2SA : 175 m2 /g, average primary particle size: 18 nm)
Silica 3: ZEOSIL 115GR (N 2 SA: 110 m 2 /g, average primary particle size: 24 nm) manufactured by Solvay Japan Co., Ltd.
Masterbatch 1: Masterbatch prepared in Production Example 1 below. Carbon black: Show Black N220 ( N2SA : 111 m2 /g) manufactured by Cabot Japan Co., Ltd.
Silane coupling agent: NXT-Z45 (a silane coupling agent having a mercapto group) manufactured by Momentive Corporation
Compound 1: A compound represented by the following formula (4) (m+n=5)
Compound 5: Polyglyceryl-5 stearate
Compound 6: Dipropylene glycol oil: Diana Process NH-70S manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd.
Zinc oxide: "Ginrei R" manufactured by Toho Zinc Co., Ltd.
Antiaging agent: Antigen 6C (N-(1,3-dimethylbutyl)-N'-phenyl-p-phenylenediamine) manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.
Stearic acid: Beads of stearic acid manufactured by NOF Corp. Camellia wax: Ozoace 0355 manufactured by Nippon Seiro Co., Ltd.
Sulfur: HK-200-5 (powdered sulfur containing 5% oil) manufactured by Hosoi Chemical Industry Co., Ltd.
Vulcanization accelerator 1: Noccela CZ-G (N-cyclohexyl-2-benzothiazolyl sulfenamide) manufactured by Ouchi Shinko Chemical Industry Co., Ltd.
Vulcanization accelerator 2: Noccelaer D (N,N'-diphenylguanidine) manufactured by Ouchi Shinko Chemical Industry Co., Ltd.
製造例1:SBR1の合成
窒素置換されたオートクレーブ反応器に、シクロヘキサン、テトラヒドロフラン、スチレン、および1,3-ブタジエンを仕込んだ。反応器の内容物の温度を20℃に調整し、n-ブチルリチウムを添加して重合を開始する。断熱条件で重合し、最高温度は85℃に達する。重合転化率が99%に達した時点で1,3-ブタジエンを追加し、さらに5分重合させた後、N,N-ビス(トリメチルシリル)-3-アミノプロピルトリメトキシシランを変性剤として加えて反応を行う。重合反応終了後、2,6-ジ-tert-ブチル-p-クレゾールを添加する。次いで、スチームストリッピングにより脱溶媒を行い、110℃に調温された熱ロールにより乾燥し、SBR1を得る。
Production Example 1: Synthesis of SBR1 Cyclohexane, tetrahydrofuran, styrene, and 1,3-butadiene were charged into a nitrogen-substituted autoclave reactor. The temperature of the reactor contents was adjusted to 20°C, and n-butyllithium was added to initiate polymerization. Polymerization was carried out under adiabatic conditions, with the maximum temperature reaching 85°C. When the polymerization conversion rate reached 99%, 1,3-butadiene was added, and polymerization was continued for another 5 minutes, after which N,N-bis(trimethylsilyl)-3-aminopropyltrimethoxysilane was added as a modifier to carry out the reaction. After the polymerization reaction was completed, 2,6-di-tert-butyl-p-cresol was added. Next, the solvent was removed by steam stripping, and the mixture was dried with a heated roll adjusted to 110°C to obtain SBR1.
製造例2:マスターバッチ1の作製
1.0L加圧式ニーダーを用いて、ゴム成分100質量部に対し、85質量部のシリカと2.5質量部の前記化合物1とを150℃4分間混合し、マスターバッチ1を作製する。
Production Example 2: Preparation of Masterbatch 1 Using a 1.0 L pressure kneader, 85 parts by mass of silica and 2.5 parts by mass of the compound 1 are mixed with 100 parts by mass of a rubber component at 150° C. for 4 minutes to prepare masterbatch 1.
(試験用タイヤの製造方法)
表1に示す配合処方に従い、1.7Lのバンバリーミキサーを用いて、硫黄および加硫促進剤以外の薬品を、排出温度150℃で5分間混練りする。次に、得られた混練り物に硫黄および加硫促進剤を添加し、オープンロールで4分間、105℃になるまで練り込み、未加硫ゴム組成物を得る。得られる未加硫ゴム組成物を、トレッドの形状に成形し、他のタイヤ部材とともに貼り合わせて未加硫タイヤを作製し、170℃で12分間プレス加硫して試験用タイヤを得る。
(Manufacturing method of test tires)
According to the compounding recipe shown in Table 1, chemicals other than sulfur and vulcanization accelerator are kneaded for 5 minutes at a discharge temperature of 150°C using a 1.7 L Banbury mixer. Next, sulfur and vulcanization accelerator are added to the kneaded mixture obtained, and the mixture is kneaded with an open roll for 4 minutes until the temperature reaches 105°C, to obtain an unvulcanized rubber composition. The unvulcanized rubber composition obtained is molded into a tread shape and laminated together with other tire components to prepare an unvulcanized tire, which is then press-vulcanized at 170°C for 12 minutes to obtain a test tire.
<ウェットグリップ性能>
各試験用タイヤを車両(国産FF2000cc)の全輪に装着し、湿潤アスファルト路面にて、初速度100km/hで走行中にブレーキを踏み、制動距離を測定する。そして、下記計算式により測定結果を指数表示する。指数が大きいほど、ウェットグリップ性能に優れることを示す。
(ウェットグリップ性能指数)=
(比較例1の制動距離)/(各配合の制動距離)×100
<Wet grip performance>
Each test tire is attached to all wheels of a vehicle (domestic FF 2000cc), and the vehicle is driven on a wet asphalt road surface at an initial speed of 100 km/h, and the braking distance is measured. The measurement results are expressed as an index using the following calculation formula. The higher the index, the better the wet grip performance.
(Wet grip performance index) =
(Braking distance of Comparative Example 1)/(Braking distance of each formulation)×100
<低燃費性能>
転がり抵抗試験機を用い、タイヤを、リム15×6.0J、内圧230kPa、荷重4.24kN、速度80km/hの条件下で走行させたときの転がり抵抗を測定し、その逆数を、比較例1を100として指数表示する。数値が大きいほど転がり抵抗が小さく、低燃費性能に優れることを示す。
<Low fuel consumption performance>
Using a rolling resistance tester, the rolling resistance was measured when the tire was run under the conditions of rim 15×6.0J, internal pressure 230 kPa, load 4.24 kN, and speed 80 km/h, and the reciprocal of the rolling resistance was expressed as an index with Comparative Example 1 set at 100. A larger value indicates a smaller rolling resistance and better fuel economy performance.
表1の配合内容に基づいて上記各試験を行うことで各指数またはそれに近い値が得られる。 By conducting the above tests based on the composition in Table 1, each index or a value close to it can be obtained.
表1の結果より、特定のシリカおよび特定の両親媒性化合物を含有する本開示のタイヤ用ゴム組成物は、シリカの分散性が改善され、ウェットグリップ性能および低燃費性能の総合性能(ウェットグリップ性能指数および低燃費性能指数の平均値)が改善されていることがわかる。 The results in Table 1 show that the rubber composition for tires of the present disclosure, which contains a specific silica and a specific amphiphilic compound, has improved silica dispersibility and improved overall wet grip performance and fuel economy performance (average value of wet grip performance index and fuel economy performance index).
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