JPH10176080A - タイヤトレッド用ゴム組成物 - Google Patents
タイヤトレッド用ゴム組成物Info
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- JPH10176080A JPH10176080A JP8336787A JP33678796A JPH10176080A JP H10176080 A JPH10176080 A JP H10176080A JP 8336787 A JP8336787 A JP 8336787A JP 33678796 A JP33678796 A JP 33678796A JP H10176080 A JPH10176080 A JP H10176080A
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
- Y02T10/86—Optimisation of rolling resistance, e.g. weight reduction
Abstract
し、または好ましくは使用せず、加工性にすぐれかつ低
転動抵抗および高ウェットスキッド抵抗を両立させた、
シリカを配合してなるタイヤトレッド用ゴム組成物をう
ること。 【解決手段】 (a)炭化水素系溶媒中でジエン系モノ
マー単独もしくは該ジエン系モノマーと芳香族ビニルモ
ノマーとをアルカリ金属系重合開始剤を用いて重合して
アルカリ金属活性末端を有するジエン系ポリマーをえ、
(b)該アルカリ金属活性末端に対してエポキシ基、ア
ルコキシル基、カルボニル基、ビニル基、塩素原子、臭
素原子およびヨウ素原子よりなる群から選択される少な
くとも1種の官能基を有するオルガノシロキサンを反応
させてオルガノシロキサン変性ジエン系ポリマーをえ、
(c)該オルガノシロキサン変性ジエン系ポリマー単独
または該オルガノシロキサン変性ジエン系ポリマーと他
のジエン系ポリマーとのブレンド物に、シリカ単独また
はシリカおよびカーボンブラックを配合してなるタイヤ
トレッド用ゴム組成物。
Description
用ゴム組成物に関する。
用のタイヤにも低燃費性(低転動抵抗)が強く求められ
ており、さらに安全性の面からはすぐれたウェットスキ
ッド抵抗、耐久性の面からはすぐれた耐摩耗性が求めら
れている。
タイヤを構成するゴム組成物のカーボンブラック含有量
を増やすと、tanδ(70℃)が大きくなって転動抵
抗が大きくなってしまうため、カーボンブラックの代わ
りにシリカを用いることは知られている。
のゴム成分との結合性(反応性)を向上させて補強性を
うるためにシランカップリング剤を用いることも知られ
ている。
であり、配合量が多いとコストが高くなるという問題が
ある。
公報には、シランカップリング剤を用いず、ゴム組成物
中のゴム成分であるポリマー分子の末端に有機珪素化合
物であるアルコキシシランを反応させ、該アルコキシシ
ラン部分とシリカを化学的に結合させて補強性をうる技
術が開示されている。
れるゴム組成物の補強性を向上させることはできるが、
未加硫の状態における該ゴム組成物の加工性が劣るため
に、シランカップリング剤を添加せざるをえないという
問題がある。さらに該公報においては、低転動抵抗およ
び高ウェットスキッド抵抗の両立については言及されて
いない。
発明の目的は、シリカを配合してなるタイヤトレッド用
ゴム組成物において、シランカップリング剤の配合量を
極力減らし、加工性にすぐれかつ低転動抵抗および高ウ
ェットスキッド抵抗を両立させえたタイヤトレッド用ゴ
ム組成物をうることにある。
素系溶媒中でジエン系モノマー単独もしくは該ジエン系
モノマーと芳香族ビニルモノマーとをアルカリ金属系重
合開始剤を用いて重合してアルカリ金属活性末端を有す
るジエン系ポリマー(以下、「ジエン系ポリマーA」と
もいう)をえ、(b)該アルカリ金属活性末端に対して
エポキシ基、アルコキシル基、カルボニル基、ビニル
基、塩素原子、臭素原子およびヨウ素原子よりなる群か
ら選択される少なくとも1種の官能基を有するオルガノ
シロキサンを反応させてオルガノシロキサン変性ジエン
系ポリマーをえ、(c)該オルガノシロキサン変性ジエ
ン系ポリマー単独または該オルガノシロキサン変性ジエ
ン系ポリマーと他のジエン系ポリマー(以下、「ジエン
系ポリマーB」ともいう)とをブレンドしてえられるブ
レンド物にシリカ単独またはシリカおよびカーボンブラ
ックを配合してなるタイヤトレッド用ゴム組成物に関す
る。
基、ビニル基、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子もしく
はそれらのうち少なくとも1種を有する炭化水素基;エ
ポキシ基を有する炭化水素基;カルボニル基を有する炭
化水素基;水素原子;アルキル基;またはフェニル基で
あり、mおよびnは独立して0〜100の整数である。
ただしmとnが同時に0となることはない。)で示され
るものであるのが好ましい。
物は、オルガノシロキサン変性ジエン系ポリマーまたは
ブレンド物100重量部に対してシリカ30〜90重量
部およびカーボンブラック0〜40重量部を配合してな
り、シリカのカーボンに対する重量比が1.0以下であ
るのが好ましい。
成物は、配合したシリカの5〜15重量%のシランカッ
プリング剤を配合してなるのが好ましい。
トキシ)シリルプロピル)テトラスルフィドまたはγ−
メルカプトプロピルトリメトキシシランであるのが好ま
しい。
系溶媒中にてジエン系モノマーもしくは芳香族ビニルモ
ノマーとジエン系モノマーとをアルカリ金属系重合開始
剤を用いて重合させて、アルカリ金属活性末端を有する
ジエン系ポリマー(ジエン系ポリマーA)をうる。
キシ基、アルコキシル基、カルボニル基、ビニル基、塩
素原子、臭素原子およびヨウ素原子よりなる群から選択
される少なくとも1種の官能基を有するオルガノシロキ
サンを反応させてオルガノシロキサン変性ジエン系ポリ
マーをうる。このときオルガノシロキサンは前記アルカ
リ金属活性末端部分と化学的に結合する。また、オルガ
ノシロキサンの有する前記官能基は、オルガノシロキサ
ン変性ジエン系ポリマーをシリカと配合させたときに、
シリカ表面に存在するシラノール基およびシロキサン基
などの官能性部分と化学的に結合または親和性を有する
ものと考えられる。
タイヤトレッド用ゴム組成物は良好な補強性を有し、未
加硫状態における加工性にもすぐれる。
ジエンモノマーであればよいが、一般的に用いられかつ
低コストであるという点からブタジエン、イソプレン、
1,3−ペンタジエン(ピペリレン)、2,3−ジメチ
ル−1,3−ブタジエンおよび1,3−ヘキサジエンな
どがあげられ、低コストであり製造が容易であるという
点からブタジエンを用いるのが好ましい。
の芳香族ビニルモノマーとしては、有機溶媒に可溶であ
るものであればよいが、一般的であるという点からスチ
レン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、ビニルナ
フタレン、ジビニルベンゼンおよびジビニルナフタレン
などがあげられる。
は、前記ジエン系モノマーの単独重合またはジエン系モ
ノマーと芳香族ビニルモノマーとの共重合を開始させ、
えられる重合物にアルカリ金属活性末端を提供するもの
であればよいが、重合中に化学的に安定であり、かつ開
始剤として一般的で安価であるという点からアルキルリ
チウム、アルケニルリチウムおよびアルキレンジリチウ
ムなどの有機リチウム系触媒などがあげられる本発明に
おいて、ジエン系モノマーを単独で重合させるばあいも
またジエン系モノマーと芳香族ビニルモノマーとを共重
合させるばあいも、アルカリ金属系重合開始剤を用いて
従来の方法で行なえばよいが、重合温度は、経済性およ
び副反応の有無などの点から0〜150℃で好ましく、
より好ましくは30〜80℃とするのがよい。
ノマーを重合させるばあいに用いるものでよいが、入手
が容易であり、安価であるという点からたとえばベンゼ
ン、トルエン、キシレン、エチルベンゼンなどの芳香族
炭化水素;ヘキサン、ヘプタンなどの脂肪族炭化水素;
シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサ
ンなどの脂環式炭化水素などがあげられる。
子量をMw、数平均分子量をMnとしたばあい、転動抵
抗を低減させるという点からMw/Mnが1.2〜3.
0、さらに1.5〜2.4であるのが好ましい。
性末端を有するジエン系ポリマーAにオルガノシロキサ
ンを反応させる。オルガノシロキサンとしてはアルカリ
金属活性末端を有するジエン系ポリマーと化学的に反応
してオルガノシロキサン変性ジエン系ポリマーを生成
し、また、官能基を有するためにタイヤトレッド用ゴム
組成物中においてシリカと化学的に結合するものであれ
ばよく、転動抵抗の低減およびウェットスキッド抵抗の
増加という点から、好ましくは、一般式:
基、ビニル基、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子もしく
はそれらのうち少なくとも1種を有する炭化水素基;エ
ポキシ基を有する炭化水素基;カルボニル基を有する炭
化水素基;水素原子;アルキル基;またはフェニル基で
あり、mおよびnは独立して0〜100の整数である。
ただしmとnが同時に0となることはない。)で示され
るものを用いるのがよい。さらに、加硫速度および加硫
物の機械的強度の増加および混練加工性の向上という点
から、好ましくはmおよびnは独立して1〜50、さら
に好ましくは2〜10である。
名としては、たとえばジグリシドキシポリジメチルシロ
キサン、ジメチル(メトキシ−メチルシロキサン)ポリ
ジメチルシロキサン、ジメチル(アセトキシ−メチルシ
ロキサン)ポリジメチルシロキサン、ジグリシジルポリ
シロキサンおよびジクロロポリジメチルシロキサンなど
をあげることができる。
活性末端を有するジエン系ポリマーAと反応させるばあ
い、オルガノシロキサンを有機溶媒中の該ジエン系ポリ
マーに加えるが、その際に粘度が上がりすぎずに加工性
の低下させないように、オルガノシロキサンは前記官能
基を4〜50個、好ましくは4〜20個有するのがよ
い。
エン系ポリマーAと反応させるばあい、該反応は迅速に
起きるため、反応温度および反応時間は広範囲に選択で
きるが、通常室温〜100℃で数秒〜数時間、好ましく
は30〜80℃で5分〜1時間で行なうのがよい。該反
応は、オルガノシロキサンとジエン系ポリマーAとを、
炭化水素溶媒中で接触させればよく、たとえば炭化水素
溶媒中でアルカリ金属系重合開始剤を用いてアルカリ金
属末端を有するジエン系ポリマーAをえ、ついでジエン
系ポリマーAを含む溶液中にオルガノシロキサンを添加
すればよい。
エン系ポリマーと混合しうる他のジエン系ポリマーB
は、従来からタイヤの分野で用いられているものであれ
ばよく、たとえば天然ゴム(NR)、イソプレンゴム
(IR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、エチレ
ンプロピレンジエンゴム(EPDM)、ブチルゴム(I
IR)、スチレンイソプレン(SIR)およびイソプレ
ンブタジエンゴム(IBR)などのジエン系ゴムなどが
あげられ、これらを単独で、または任意に組み合わせて
用いることができるが、汎用性および低コストという点
から、NR、SBRおよびIRを用いるのが好ましく、
さらに転動抵抗および加工性という点からNRおよびS
BRを用いるのが好ましい。また、SBRについては、
転動抵抗とウェットスキッド抵抗のバランスが良いとい
う点から溶液重合SBRを用いるのが好ましい。
は単独で用いてもよいが、ジエン系ポリマーBをブレン
ドするばあいの配合割合としては、ブレンド物中におけ
るジエン系ポリマーBの割合が、加工性と耐摩耗性とい
う点から50〜20重量%であるのが好ましい。
方法を用いればよい。
の分野で用いられているものであればよいが、平均粒径
は、シリカの分散性とえられる組成物の耐摩耗性という
点から10〜50nmであるのがよく、ウェットスキッ
ド抵抗と転動抵抗のバランスという点から15〜30n
mであるのがさらに好ましい。
もよいカーボンブラックとしてはアセチレンブラック、
ファーネスブラックなど従来からタイヤの分野で用いら
れているものを広く使用することができるが、その平均
粒径は、カーボンブラックの分散性およびえられる組成
物の耐摩耗性という点から15〜40nmであるのがよ
く、ウェットスキッド抵抗という点から16〜28nm
であるのがさらに好ましい。
基本的に、オルガノシロキサン変性ジエン系ポリマーま
たは該オルガノシラン変性ジエン系ポリマーとジエン系
ポリマーとのブレンド物に、シリカまたはシリカおよび
カーボンブラックを配合してなるが、その配合割合とし
ては、オルガノシロキサン変性ジエン系ポリマーまたは
ブレンド物100重量部に対してシリカ10〜90重量
部およびカーボンブラック0〜50重量部配合してなる
が、ウェットスキッド抵抗と転動抵抗のバランスという
点からシリカ30〜90重量部およびカーボンブラック
0〜40重量部を配合してなるのが好ましい。さらにウ
ェットスキッド抵抗の改善という点からシリカ30〜8
0重量部およびカーボンブラック10〜30重量を配合
してなるのが好ましい。
ルガノシロキサン変性ジエン系ポリマーまたはブレンド
物とシリカとを混合し、ついでえられる混合物にカーボ
ンブラックを配合するのが好ましい。
物の加工性をより向上させるために、オルガノシロキサ
ンをジエン系ポリマーAと反応させる前に3〜4官能性
カップリング剤をジエン系ポリマーAの重合鎖において
連鎖的に重合しうる成長末端に反応させて該ジエン系ポ
リマーAが部分的に分岐するようにしてもよい。
られる組成物の耐フロー性能の向上という点から3〜4
官能性であるのが好ましく、たとえば四塩化スズ、四塩
化ケイ素、四臭化ケイ素、四ヨウ化ケイ素、四塩化ゲル
マニウム、メチルトリクロルシラン、ブチルトリクロロ
スズ、ビストリクロロシリルエタン、トリクロロエタン
などがあげられ、入手のしやすさからは四塩化ケイ素、
四塩化スズがよい。また、補強性をもたせ、かつ転動抵
抗を改善させるという点からビス−((トリエトキシ)
シリルプロピル)テトラスルフィド、γ−メルカプトプ
ロピルトリメトキシシランまたはビニルトリエトキシシ
ランなどのシランカップリング剤を用いるのがとくに好
ましい。
を化学的に結合させ、えられる組成物の耐摩耗性を向上
させるシランカップリング剤の配合割合としては、耐摩
耗性の付与という点からシリカの5〜15重量%である
のが好ましく、さらに耐摩耗性と転動抵抗とのバランス
という点から7〜13重量%であるのがとくに好まし
い。
は、前述した成分の他に、通常タイヤの分野において用
いられるイオウなどの加硫剤、加硫促進剤、プロセスオ
イル、老化防止剤および加硫助剤などを、本発明の効果
を損なわない程度に必要に応じて適宜配合してもよい。
ルガノシロキサン変性ポリマーまたはブレンド物、シリ
カおよびカップリング剤を混合し、えられる混合物にカ
ーボンブラックおよびプロセスオイル、さらに老化防止
剤、加硫助剤、加硫剤、下流促進剤の順に混合して配合
させるのが好ましい。
本発明はこれらのみに限定されるものではない。
素で置換し、1,3−ブタジエン1420g、スチレン
580g、n−ヘキサン15リットル、テトラヒドロフ
ラン195g、n−ブチルリチウム(n−ヘキサン溶
液)8.7ミリリットルを仕込み、撹拌下、65℃にて
4時間重合反応を行うことによりアルカリ金属(リチウ
ム)活性末端を有するジエン系ポリマーであるスチレン
−ブタジエンゴムを含む重合溶液をえた。つぎに該重合
溶液に表1に示すオルガノシロキサンを、n−ブチルリ
チウムと該オルガノシロキサンのモル比が1/1となる
ように添加し、撹拌下、30分間反応させ、その後10
ミリリットルのメタノールを添加し、さらに5分間撹拌
した。ついで、重合反応器の内容物を取り出し、10g
の2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール(住友化学
工業(株)製のスミライザーBHT)および760gの
アロマオイル(共同石油(株)製のX−140)を加
え、スチームストリッピングによりn−ヘキサンの大部
分を蒸発させた後、50℃で24時間減圧乾燥し、オル
ガノシロキサン変性ジエン系ポリマー約2200gをえ
た。
ットルのB型バンバリーを用い、まず、ポリマー、シリ
カ、カーボンブラック、アロマオイルおよびシランカッ
プリング剤を100〜150℃の条件で混合し、その他
の加工助剤、加硫助剤、ワックスおよび老化防止剤を1
30℃以下の条件で混合する。ついで加硫剤および加硫
促進剤を8インチロールを用いて100℃以下の条件で
混合して、タイヤトレッド用ゴム組成物1〜14をえ
た。
においてX1〜X6がメチル基、X7およびX8がグリシジ
ル基、m=20、n=0であるジグリシジルポリシロキ
サン、オルガノシロキサンBとしては式1においてX1
がメトキシ基、X2〜X8がメチル基、m=3、n=36
であるジメチル(メトキシ−メチルシロキサン)ポリジ
メチルシロキサン、オルガノシロキサンCとしては式1
においてX1がアセトキシ基、X2〜X8がメチル基、m
=3、n=20であるジメチル(アセトキシ−メチルシ
ロキサン)ポリジメチルシロキサン、オルガノシロキサ
ンDとしては式1においてX1、X2、X5、X6がメチル
基、X7およびX8が塩素原子、m=3、n=0であるジ
クロロポリジメチルシロキサン、オルガノシロキサンE
としてシランカップリング剤であるジメチルジクロロシ
ランを用いた。
リエトキシ)シリルプロピルテトラスルフィド(デグッ
サ社製のSi69など)、シランカップリング剤Bとし
てはγ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン(信越
化学(株)製のKBE803)、シランカップリング剤
Cとしてはビニルトリエトキシシラン(信越化学(株)
製のKBE1003)を用いた。
トラシルVN3(平均粒径16nm、BET175m2
/g)、カーボンブラックとしては昭和キャボット
(株)製のN351(平均粒径28nm、BET71m
2/g)、オイルとしては高粘度アロマオイルを用い
た。
ゴム組成物について、転動抵抗の高低を示す70℃にお
けるtanδ(ヒステリシスロス)を、岩本製作所
(株)製の粘弾性スペクトロメータを用いて、周波数1
0Hz、静的歪み10%、動的歪み±1.0%の条件で
測定した。結果を指数にして表1に示す。なお、後述す
るウェットスキッド抵抗の測定のばあいも同様に、指数
の基準はオルガノシロキサンの代わりにジメチルジクロ
ロシラン(シランカップリング剤)を用いたもの(製造
例11)とし、小さいほど良好である。
レッド用ゴム組成物について、そのウェットスキッド抵
抗を測定するために、成型時にタイヤトレッド部にそれ
ぞれのゴム組成物からえた厚さ2mmのゴムシートを貼
り付け、ついで加硫してタイヤをえた。ついでトラクシ
ョンバスを使用し、住友ゴム工業(株)岡山テストコー
スにおいて、それぞれのタイヤのμ−S(S:スリップ
率)を測定し、μの最大値を指数にして表わしてウェッ
トスキッド抵抗を評価した。結果を表1に示す。指数が
大きいほどウェットスキッド抵抗にすぐれている。
の配合量を極力減らし、加工性にすぐれかつ低転動抵抗
および高ウェットスキッド抵抗を両立させた、シリカを
配合してなるタイヤトレッド用ゴム組成物をうることが
できる。
Claims (5)
- 【請求項1】 (a)炭化水素系溶媒中でジエン系モノ
マー単独もしくは該ジエン系モノマーと芳香族ビニルモ
ノマーとをアルカリ金属系重合開始剤を用いて重合して
アルカリ金属活性末端を有するジエン系ポリマーをえ、
(b)該アルカリ金属活性末端に対して、エポキシ基、
アルコキシル基、カルボニル基、ビニル基、塩素原子、
臭素原子およびヨウ素原子よりなる群から選択される少
なくとも1種の官能基を有するオルガノシロキサンを反
応させてオルガノシロキサン変性ジエン系ポリマーを
え、(c)該オルガノシロキサン変性ジエン系ポリマー
単独または該オルガノシロキサン変性ジエン系ポリマー
と他のジエン系ポリマーとのブレンド物に、シリカ単独
またはシリカおよびカーボンブラックを配合してなるタ
イヤトレッド用ゴム組成物。 - 【請求項2】 オルガノシロキサンが一般式: 【化1】 (式中、X1〜X8は独立してアルコキシル基、ビニル
基、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子もしくはそれらの
うち少なくとも1種を有する炭化水素基;エポキシ基を
有する炭化水素基;カルボニル基を有する炭化水素基;
水素原子;アルキル基;またはフェニル基であり、mお
よびnは独立して0〜100の整数である。ただしmと
nが同時に0となることはない。)で示される化合物で
ある請求項1記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。 - 【請求項3】 オルガノシロキサン変性ジエン系ポリマ
ーまたはブレンド物100重量部に対してシリカ30〜
90重量部およびカーボンブラック0〜40重量部を配
合してなり、カーボンブラックのシリカに対する重量比
が1.0以下である請求項1または2記載のタイヤトレ
ッド用ゴム組成物。 - 【請求項4】 シリカの5〜15重量%のシランカップ
リング剤を配合してなる請求項3記載のタイヤトレッド
用ゴム組成物。 - 【請求項5】 シランカップリング剤がビス−((トリ
エトキシ)シリルプロピル)テトラスルフィドまたはγ
−メルカプトプロピルトリメトキシシランである請求項
4記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
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---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (1)
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JP (1) | JP3685572B2 (ja) |
DE (1) | DE69704605T3 (ja) |
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