WO2012133478A1 - タイヤ用ゴム組成物及び空気入りタイヤ - Google Patents

タイヤ用ゴム組成物及び空気入りタイヤ Download PDF

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WO2012133478A1
WO2012133478A1 PCT/JP2012/058052 JP2012058052W WO2012133478A1 WO 2012133478 A1 WO2012133478 A1 WO 2012133478A1 JP 2012058052 W JP2012058052 W JP 2012058052W WO 2012133478 A1 WO2012133478 A1 WO 2012133478A1
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WO
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group
carbon atoms
branched
unbranched
mass
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Application number
PCT/JP2012/058052
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English (en)
French (fr)
Inventor
皆越 亮
上坂 憲市
Original Assignee
住友ゴム工業株式会社
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Publication date
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Priority to EP12765397.0A priority patent/EP2671915B1/en
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L9/00Compositions of homopolymers or copolymers of conjugated diene hydrocarbons
    • C08L9/06Copolymers with styrene
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60CVEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C1/00Tyres characterised by the chemical composition or the physical arrangement or mixture of the composition
    • B60C1/0016Compositions of the tread
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08CTREATMENT OR CHEMICAL MODIFICATION OF RUBBERS
    • C08C19/00Chemical modification of rubber
    • C08C19/30Addition of a reagent which reacts with a hetero atom or a group containing hetero atoms of the macromolecule
    • C08C19/42Addition of a reagent which reacts with a hetero atom or a group containing hetero atoms of the macromolecule reacting with metals or metal-containing groups
    • C08C19/44Addition of a reagent which reacts with a hetero atom or a group containing hetero atoms of the macromolecule reacting with metals or metal-containing groups of polymers containing metal atoms exclusively at one or both ends of the skeleton
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34Silicon-containing compounds
    • C08K3/36Silica
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/54Silicon-containing compounds
    • C08K5/548Silicon-containing compounds containing sulfur
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/80Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/86Optimisation of rolling resistance, e.g. weight reduction 

Definitions

  • the present invention relates to a rubber composition for tires and a pneumatic tire using the same.
  • silica has hydrophilic silanol groups on its surface, it has lower affinity with rubber (especially natural rubber, butadiene rubber, styrene butadiene rubber, etc. often used for tires) and wear resistance compared to carbon black. And mechanical strength (tensile strength and elongation at break).
  • Patent Document 1 discloses a rubber composition for tires that can significantly improve wet grip performance by containing both anhydrous silica and hydrous silica. However, there is room for improvement in terms of improving fuel economy and wear resistance as well as wet grip performance.
  • An object of the present invention is to solve the above problems and provide a rubber composition for a tire that can improve fuel efficiency, wet grip performance, and wear resistance, and a pneumatic tire using the same.
  • the present invention includes the following general formula: (Wherein R 0 represents hydrogen, an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms, an alicyclic hydrocarbon group having 3 to 30 carbon atoms, or an aromatic hydrocarbon group having 5 to 30 carbon atoms. R 1 And R 2 are the same or different and are hydrogen, Or And at least one of R 1 and R 2 is not hydrogen. R 3 represents hydrogen or a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms.
  • X represents a divalent saturated hydrocarbon group and may contain nitrogen, oxygen or sulfur; Or May be substituted.
  • Z represents a divalent saturated hydrocarbon group and may contain nitrogen, oxygen or sulfur.
  • R 4 to R 7 are the same or different and each represents hydrogen, an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms, an alicyclic hydrocarbon group having 3 to 30 carbon atoms, or an aromatic hydrocarbon group having 5 to 30 carbon atoms. Or a heterocyclic group having 3 to 30 ring atoms.
  • R 21 is —O— (R 25 —O) t —R 26 (t R 25 is the same or different and is a divalent divalent having 1 to 30 carbon atoms, which is branched or unbranched).
  • R 26 represents a branched or unbranched alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, a branched or unbranched alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms, an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, or 7 carbon atoms.
  • R 22 and R 23 are the same or different and are the same as R 21 , branched or unbranched.
  • R 27 is a hydrogen atom, a branched or unbranched alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, a branched or unbranched alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms, C6-C30 aryl group or C7-C30 Represents an aralkyl group.
  • R 24 represents a group represented by represents a branched or unbranched alkylene group having 1 to 30 carbon atoms.
  • x is an integer of 0 or more
  • y is an integer of 1 or more
  • R 28 is hydrogen, halogen, a branched or unbranched alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, or
  • the content of the modified styrene butadiene rubber in 100% by mass of the rubber component is preferably 5% by mass or more.
  • the modified styrene butadiene rubber is preferably a polymer modified at least at one end with a modifier having a functional group containing at least one selected from the group consisting of nitrogen, oxygen and silicon. .
  • the rubber composition is preferably used for a tread.
  • the present invention also relates to a pneumatic tire produced using the rubber composition.
  • the present invention since it is a rubber composition containing a specific modified styrene butadiene rubber, silica and a specific silane coupling agent, low fuel consumption, wet grip performance, and wear resistance can be improved.
  • the rubber composition of the present invention has the following general formula: (Wherein R 0 represents hydrogen, an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms, an alicyclic hydrocarbon group having 3 to 30 carbon atoms, or an aromatic hydrocarbon group having 5 to 30 carbon atoms. R 1 And R 2 are the same or different and are hydrogen, Or And at least one of R 1 and R 2 is not hydrogen. R 3 represents hydrogen or a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms.
  • X represents a divalent saturated hydrocarbon group and may contain nitrogen, oxygen or sulfur; Or May be substituted.
  • Z represents a divalent saturated hydrocarbon group and may contain nitrogen, oxygen or sulfur.
  • R 4 to R 7 are the same or different and each represents hydrogen, an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms, an alicyclic hydrocarbon group having 3 to 30 carbon atoms, or an aromatic hydrocarbon group having 5 to 30 carbon atoms. Or a heterocyclic group having 3 to 30 ring atoms.
  • modified SBR modified styrene butadiene rubber
  • R 21 is —O— (R 25 —O) t —R 26 (t R 25 is the same or different and is a divalent divalent having 1 to 30 carbon atoms, which is branched or unbranched).
  • R 26 represents a branched or unbranched alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, a branched or unbranched alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms, an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, or 7 carbon atoms.
  • R 22 and R 23 are the same or different and are the same as R 21 , branched or unbranched.
  • R 27 is a hydrogen atom, a branched or unbranched alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, a branched or unbranched alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms, C6-C30 aryl group or C7-C30 Represents an aralkyl group.
  • R 24 represents a group represented by represents a branched or unbranched alkylene group having 1 to 30 carbon atoms.
  • x is an integer of 0 or more
  • y is an integer of 1 or more
  • R 28 is hydrogen, halogen, a branched or unbranched alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, or
  • silica can be dispersed well, low fuel consumption and wear resistance can be achieved, and excellent wet grip performance can be obtained.
  • the fuel economy and wear resistance are remarkably improved, and both performances are excellent, giving consideration to the environment.
  • excellent handling stability can be obtained. Good dry grip performance, mechanical strength, and workability.
  • modified SBR for example, those described in JP 2010-116545 A and JP 2010-116546 A can be used.
  • Examples of the form in which the saturated hydrocarbon group represented by X contains nitrogen, oxygen or sulfur include (CR 10 R 11 ) m —NR 12 — (CR 13 R 14 ) n , (CR 10 R 11 ) m ⁇ . O— (CR 13 R 14 ) n , (CR 10 R 11 ) m —S— (CR 13 R 14 ) n and the like can be mentioned.
  • R 10 to R 14 are the same or different and are each hydrogen, an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms (preferably 1 to 5), or an alicyclic carbon group having 3 to 30 carbon atoms (preferably 3 to 10 carbon atoms). It represents a hydrogen group or an aromatic hydrocarbon group having 5 to 30 carbon atoms (preferably 5 to 10).
  • n each represents an integer of 1 to 9 (preferably 1 to 6).
  • m 2 or more
  • n 2 or more
  • each of the plurality of (CR 13 R 14 ) is the same. May be different.
  • the saturated hydrocarbon group represented by Z contains nitrogen, oxygen or sulfur
  • the same as the saturated hydrocarbon group represented by X can be mentioned.
  • R 0 is preferably hydrogen or an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 2 carbon atoms from the viewpoint that silica can be more favorably dispersed.
  • R 3 is preferably hydrogen or a hydrocarbon group having 1 to 2 carbon atoms.
  • R 4 to R 7 are preferably an aliphatic hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon group or a heterocyclic group, and more preferably an aliphatic hydrocarbon group.
  • R 10 to R 14 are preferably hydrogen or an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 2 carbon atoms.
  • the modified SBR is a copolymer obtained by copolymerizing styrene, butadiene (1,3-butadiene) and a nitrogen-containing compound (monomer) represented by the above general formula, and is derived from the nitrogen-containing compound.
  • the structural unit to be included is included in the main chain portion.
  • the main chain part is a concept including a terminal part.
  • Examples of the nitrogen-containing compound represented by the above general formula include 3- or 4- (2-azetidinoethyl) styrene, 3- or 4- (2-pyrrolidinoethyl) styrene, 3- or 4- (2-piperidinoethyl). ) Styrene, 3- or 4- (2-hexamethyleneiminoethyl) styrene, and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, 3- or 4- (2-pyrrolidinoethyl) styrene is preferable from the viewpoint that silica can be dispersed more favorably.
  • At least one terminal is preferably modified with a modifying agent having a functional group containing at least one selected from the group consisting of nitrogen, oxygen, and silicon, and both terminals are the modifying agent. More preferably, it is denatured. Thereby, the improvement effect of each performance can be heightened.
  • Examples of the functional group possessed by the modifier include amino group, amide group, alkoxysilyl group, isocyanate group, imino group, imidazole group, urea group, ether group, carbonyl group, carboxyl group, hydroxyl group, nitrile group, and pyridyl. Group, and the like, preferably an amino group and an alkoxysilyl group.
  • Examples of the modifier include 3- (N, N-dimethylamino) propyltrimethoxysilane, 3- (N, N-diethylaminopropyl) trimethoxysilane, and 3- (N, N-dimethylamino) propyl.
  • the content of the nitrogen-containing compound in the modified SBR is preferably 0.05% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more. If it is less than 0.05% by mass, there is a tendency that it is difficult to obtain an effect of improving fuel efficiency and wet grip performance.
  • the content of the nitrogen-containing compound in the modified SBR is preferably 30% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, and still more preferably 5% by mass or less. When it exceeds 30 mass%, there exists a tendency for the effect corresponding to the increase in cost not to be acquired.
  • content of a nitrogen-containing compound is measured by the method as described in the below-mentioned Example.
  • the weight average molecular weight Mw of the modified SBR is preferably 1.0 ⁇ 10 5 or more, more preferably 2.0 ⁇ 10 5 or more. If it is less than 1.0 ⁇ 10 5 , fuel economy and wear resistance tend to deteriorate.
  • the Mw is preferably 2.0 ⁇ 10 6 or less, more preferably 1.5 ⁇ 10 6 or less. When it exceeds 2.0 ⁇ 10 6 , workability tends to deteriorate.
  • a weight average molecular weight (Mw) is measured by the method as described in the below-mentioned Example.
  • the content of the modified SBR is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, and still more preferably 20% by mass or more, in 100% by mass of the rubber component. If it is less than 5% by mass, the fuel efficiency may not be improved. Although an upper limit is not specifically limited, Preferably it is 90 mass% or less, More preferably, it is 80 mass% or less, More preferably, it is 75 mass% or less. When it exceeds 90% by mass, the fracture strength tends to be extremely deteriorated.
  • a diene rubber as the rubber component of the rubber composition in addition to the modified SBR.
  • the diene rubber is composed of natural rubber and / or diene synthetic rubber.
  • examples of the diene rubber include isoprene rubber (IR), butadiene rubber (BR), styrene butadiene rubber (SBR), and acrylonitrile butadiene rubber (NBR). ), Chloroprene rubber (CR), butyl rubber (IIR) and the like.
  • IR isoprene rubber
  • BR butadiene rubber
  • SBR styrene butadiene rubber
  • NBR acrylonitrile butadiene rubber
  • CR Chloroprene rubber
  • IIR butyl rubber
  • NR, BR, and SBR are preferable because grip performance and wear resistance are well-balanced.
  • the content of NR in 100% by mass of the rubber component is preferably 10% by mass or more, more preferably 20% by mass or more. If it is less than 10% by mass, the effect of blending NR tends to be insufficient.
  • the content of NR is preferably 70% by mass or less, more preferably 50% by mass or less. If it exceeds 70% by mass, the content of the modified SBR will decrease, and the dispersibility of silica will tend to deteriorate.
  • silica is blended as a reinforcing agent.
  • a silica A dry process silica (anhydrous silicic acid), a wet process silica (hydrous silicic acid), etc. are mentioned, The wet process silica is preferable from the reason that there are many silanol groups.
  • Silica may be used alone or in combination of two or more.
  • the nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of silica is preferably 100 m 2 / g or more, more preferably 150 m 2 / g or more. If it is less than 100 m 2 / g, the reinforcing effect is small and the wear resistance tends to deteriorate. Further, N 2 SA of silica is preferably 300 m 2 / g or less, more preferably 200 m 2 / g or less. When it exceeds 300 m ⁇ 2 > / g, it will become difficult to disperse
  • the content of silica is preferably 10 parts by mass or more, more preferably 20 parts by mass or more, and still more preferably 50 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the rubber component. If it is less than 10 parts by mass, sufficient wet grip performance and wear resistance may not be obtained. Further, the content of silica is preferably 150 parts by mass or less, more preferably 120 parts by mass or less. When it exceeds 150 parts by mass, silica is difficult to disperse, and processability and fuel efficiency tend to deteriorate.
  • the rubber composition of the present invention comprises a silane coupling agent represented by the following formula (1) and / or a silane comprising a bonding unit A represented by the following formula (2) and a bonding unit B represented by the following formula (3).
  • a coupling agent represented by the following formula (1)
  • R 21 is —O— (R 25 —O) t —R 26
  • t R 25 is the same or different and is a divalent divalent having 1 to 30 carbon atoms, which is branched or unbranched).
  • R 26 represents a branched or unbranched alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, a branched or unbranched alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms, an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, or 7 carbon atoms.
  • R 27 is a hydrogen atom, a branched or unbranched alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, a branched or unbranched alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms, C6-C30 aryl group or C7-C30 Represents an aralkyl group.
  • R 24 represents a group represented by represents a branched or unbranched alkylene group having 1 to 30 carbon atoms.
  • x is an integer of 0 or more
  • y is an integer of 1 or more
  • R 28 is hydrogen, halogen, a branched or unbranched alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, or
  • silane coupling agent represented by the above formula (1) By blending the silane coupling agent represented by the above formula (1), excellent fuel efficiency can be obtained and grip performance can be obtained well.
  • R 21 in the above formula (1) is —O— (R 25 —O) t —R 26 (t R 25 s are the same or different and are branched or unbranched divalent carbon atoms having 1 to 30 carbon atoms.
  • R 26 represents a branched or unbranched alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, a branched or unbranched alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms, an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, or 7 to 7 carbon atoms.
  • t represents an integer of 1 to 30).
  • R 25 is the same or different and represents a branched or unbranched divalent hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms (preferably 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 3 carbon atoms).
  • the hydrocarbon group include a branched or unbranched alkylene group having 1 to 30 carbon atoms, a branched or unbranched alkenylene group having 2 to 30 carbon atoms, and a branched or unbranched alkynylene group having 2 to 30 carbon atoms.
  • an arylene group having 6 to 30 carbon atoms is preferable because it easily bonds (reacts) with silica and can sufficiently improve fuel efficiency and wear resistance.
  • Examples of the branched or unbranched alkylene group having 1 to 30 carbon atoms (preferably 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 3 carbon atoms) of R 25 include, for example, a methylene group, an ethylene group, a propylene group, and a butylene group. Pentylene group, hexylene group, heptylene group, octylene group, nonylene group, decylene group, undecylene group, dodecylene group, tridecylene group, tetradecylene group, pentadecylene group, hexadecylene group, heptadecylene group, octadecylene group and the like.
  • Examples of the branched or unbranched C 2-30 alkenylene group of R 25 include, for example, vinylene group, 1-propenylene group, 2-propenylene group. Group, 1-butenylene group, 2-butenylene group, 1-pentenylene group, 2-pentenylene group, 1-hexenylene group, 2-hexenylene group, 1-octenylene group and the like.
  • R 25 branched or unbranched alkynylene groups having 2 to 30 carbon atoms include, for example, ethynylene group, propynylene group, butynylene group and pentynylene group. Hexynylene group, heptynylene group, octynylene group, noninylene group, decynylene group, undecynylene group, dodecynylene group and the like.
  • Examples of the arylene group having 6 to 30 carbon atoms (preferably 6 to 15 carbon atoms) of R 25 include a phenylene group, a tolylene group, a xylylene group, and a naphthylene group.
  • T represents an integer of 1 to 30 (preferably 2 to 20, more preferably 5 to 6).
  • t is 0, the bond (reaction) with silica is disadvantageous, and when t is 31 or more, the reactivity with silica is lowered, which is disadvantageous in terms of process.
  • R 26 represents a branched or unbranched alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, a branched or unbranched alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms, an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, or an aralkyl group having 7 to 30 carbon atoms.
  • branched or unbranched alkyl groups having 1 to 30 carbon atoms are preferred because of their good reactivity with silica.
  • Examples of the branched or unbranched alkyl group of 1 to 30 carbon atoms (preferably 3 to 25 carbon atoms, more preferably 10 to 15 carbon atoms) of R 26 include, for example, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, Isopropyl, n-butyl, iso-butyl, sec-butyl, tert-butyl, pentyl, hexyl, heptyl, 2-ethylhexyl, octyl, nonyl, decyl, undecyl , Dodecyl group, tridecyl group, tetradecyl group, pentadecyl group, octadecyl group and the like.
  • R 26 branched or unbranched alkenyl groups having 2 to 30 carbon atoms include, for example, vinyl group, 1-propenyl group, 2-propenyl group.
  • Examples of the aryl group of 6 to 30 carbon atoms (preferably 10 to 20 carbon atoms) of R 26 include a phenyl group, a tolyl group, a xylyl group, a naphthyl group, and a biphenyl group.
  • Examples of the aralkyl group having 7 to 30 carbon atoms (preferably 10 to 20 carbon atoms) of R 26 include a benzyl group and a phenethyl group.
  • R 21 in the above formula (1) include, for example, —O— (C 2 H 4 —O) 5 —C 11 H 23 , —O— (C 2 H 4 —O) 5 —C 12 H. 25 , —O— (C 2 H 4 —O) 5 —C 13 H 27 , —O— (C 2 H 4 —O) 5 —C 14 H 29 , —O— (C 2 H 4 —O) 5 —C 15 H 31 , —O— (C 2 H 4 —O) 3 —C 13 H 27 , —O— (C 2 H 4 —O) 4 —C 13 H 27 , —O— (C 2 H 4 -O) 6 -C 13 H 27 , -O- (C 2 H 4 -O) 7 -C 13 H 27, and the like.
  • —O— (C 2 H 4 —O) 5 —C 11 H 23 , —O— (C 2 H 4 —O) 5 —C 13 H 27 , —O— (C 2 H 4 —O) 5- C 15 H 31 and -O- (C 2 H 4 -O) 6 -C 13 H 27 are preferred.
  • R 22 and R 23 are the same or different and are the same as R 21 (that is, a group represented by —O— (R 25 —O) t —R 26 ), branched or unbranched carbon atoms of 1 to 12 alkyl groups or —O—R 27 (R 27 is a hydrogen atom, a branched or unbranched alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, a branched or unbranched alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms, or a C 6-30 group. An aryl group or an aralkyl group having 7 to 30 carbon atoms). In particular, because of its good reactivity with silica, it is represented by the same group as R 21 , —O—R 27 (when R 27 is a branched or unbranched C 1-30 alkyl group). Preferred are the groups
  • Examples of the branched or unbranched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms (preferably 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms) of R 22 and R 23 include, for example, methyl group, ethyl group, n- Propyl group, isopropyl group, n-butyl group, iso-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, 2-ethylhexyl group, octyl group, nonyl group, etc. It is done.
  • Branched or unbranched 1 to 30 carbon atoms of R 27 (preferably 1 to 10 carbon atoms, more preferably 3 1 carbon atoms)
  • alkyl group for example, the number of carbon atoms of branched or unbranched the R 26
  • examples thereof include the same groups as 1 to 30 alkyl groups.
  • Branched or unbranched carbon atoms 2 to 30 R 27 (preferably 2 to 10 carbon atoms, more preferably 2 to 5 carbon atoms)
  • alkenyl group for example, the number of carbon atoms of branched or unbranched the R 26
  • examples thereof include the same groups as 2 to 30 alkenyl groups.
  • Examples of the aryl group of 6 to 30 carbon atoms (preferably 6 to 12 carbon atoms) of R 27 include the same groups as the aryl groups of 6 to 30 carbon atoms of R 26 described above.
  • Examples of the aralkyl group having 7 to 30 carbon atoms (preferably 7 to 13 carbon atoms) for R 27 include the same groups as the aralkyl groups having 7 to 30 carbon atoms for R 26 .
  • R 22 and R 23 in the above formula (1) include, for example, —O— (C 2 H 4 —O) 5 —C 11 H 23 , —O— (C 2 H 4 —O) 5 —.
  • —O— (C 2 H 4 —O) 5 —C 11 H 23 , —O— (C 2 H 4 —O) 5 —C 13 H 27 , —O— (C 2 H 4 —O) 5- C 15 H 31 , —O— (C 2 H 4 —O) 6 —C 13 H 27 , and C 2 H 5 —O— are preferable.
  • silane coupling agent represented by the above formula (1) for example, Si363 manufactured by Degussa can be used. These may be used alone or in combination of two or more.
  • a bis (3-triethoxysilylpropyl) is obtained by blending a silane coupling agent composed of a binding unit B represented by the above formula (3) and a coupling unit A represented by the above formula (2) as necessary. ) Low fuel consumption and wear resistance can be improved compared to conventional silane coupling agents such as tetrasulfide.
  • the silane coupling agent composed of the binding unit A and the binding unit B is preferably a copolymer obtained by copolymerizing the binding unit B at a ratio of 1 to 70 mol% with respect to the total amount of the binding unit A and the binding unit B.
  • the shortening of the scorch time is suppressed as compared with mercaptosilane such as 3-mercaptopropyltrimethoxysilane.
  • the bond unit B has a mercaptosilane structure, but the —C 7 H 15 portion of the bond unit A covers the —SH group of the bond unit B, so that it does not easily react with the polymer and scorch is not easily generated. Conceivable.
  • halogen for R 28 examples include chlorine, bromine and fluorine.
  • Examples of the branched or unbranched alkyl group having 1 to 30 carbon atoms (preferably 1 to 12 carbon atoms, more preferably 1 to 5 carbon atoms) of R 28 and R 29 include, for example, the branched or unbranched groups of R 26 described above. And the same groups as the alkyl group having 1 to 30 carbon atoms.
  • Examples of the branched or unbranched alkylene group having 1 to 30 carbon atoms (preferably 1 to 12 carbon atoms) of R 28 and R 29 include, for example, the branched or unbranched alkylene group having 1 to 30 carbon atoms of R 25 described above. The same group can be mentioned.
  • Examples of the branched or unbranched alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms (preferably 2 to 12 carbon atoms) of R 28 and R 29 include, for example, the branched or unbranched alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms of R 26. The same group can be mentioned.
  • Examples of the branched or unbranched alkenylene group having 2 to 30 carbon atoms (preferably 2 to 12 carbon atoms) of R 28 and R 29 include, for example, the branched or unbranched alkenylene group having 2 to 30 carbon atoms of R 25. The same group can be mentioned.
  • Examples of the branched or unbranched alkynyl group having 2 to 30 carbon atoms (preferably 2 to 12 carbon atoms) of R 28 and R 29 include, for example, ethynyl group, propynyl group, butynyl group, pentynyl group, hexynyl group, heptynyl Group, octynyl group, noninyl group, decynyl group, undecynyl group, dodecynyl group and the like.
  • Examples of the branched or unbranched alkynylene group having 2 to 30 carbon atoms (preferably 2 to 12 carbon atoms) of R 28 and R 29 include, for example, the branched or unbranched alkynylene group having 2 to 30 carbon atoms of R 25. The same group can be mentioned.
  • the total number of repetitions (x + y) of the repeating number (x) of the bonding unit A and the repeating number (y) of the bonding unit B ranges from 3 to 300. Is preferred. Within this range and when x is 1 or more, since the mercaptosilane of the bond unit B is covered with —C 7 H 15 of the bond unit A, it is possible to prevent the scorch time from being shortened, and to use silica and rubber components. And good reactivity can be ensured.
  • NXT-Z30, NXT-Z45, NXT-Z60, or NXT-Z100 manufactured by Momentive can be used as the silane coupling agent composed of the binding unit A and the binding unit B. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the silane coupling agent is preferably 3 parts by mass or more, more preferably 6 parts by mass or more, and still more preferably 8 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of silica. If it is less than 3 mass parts, there exists a tendency for a fracture strength to fall large. Moreover, the content of the silane coupling agent is preferably 15 parts by mass or less, more preferably 10 parts by mass or less. When it exceeds 15 parts by mass, there is a tendency that effects such as an increase in fracture strength and a reduction in rolling resistance due to the addition of the silane coupling agent cannot be obtained. In addition, when using together 2 or more types of silane coupling agents, the said content means total content.
  • the rubber composition of the present invention includes compounding agents generally used in the production of rubber compositions, for example, reinforcing fillers such as carbon black and clay, anti-aging agents, zinc oxide, and stearic acid. Further, processing aids such as oil, wax and polyethylene glycol, vulcanizing agents such as sulfur, vulcanization accelerators and the like can be appropriately blended.
  • the nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of carbon black is preferably 30 m 2 / g or more, more preferably 90 m 2 / g or more. If it is less than 30 m ⁇ 2 > / g, there exists a tendency for sufficient reinforcement and abrasion resistance not to be obtained. Also, N 2 SA of carbon black is preferably 180 m 2 / g or less, and more preferably not more than 130m 2 / g. If it exceeds 180 m 2 / g, the dispersibility tends to deteriorate and the exothermicity tends to increase.
  • the N 2 SA of carbon black is obtained according to JIS K 6217-2: 2001.
  • the content of carbon black is preferably 2 parts by mass or more, more preferably 5 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the rubber component. Moreover, this content becomes like this. Preferably it is 20 mass parts or less, More preferably, it is 15 mass parts or less. If it is less than 2 parts by mass, the workability tends to deteriorate. On the other hand, when it exceeds 20 parts by mass, wet grip properties and low heat build-up tend to be deteriorated.
  • the total content of silica and carbon black is preferably 20 parts by mass or more, more preferably 60 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the rubber component. If the amount is less than 20 parts by mass, sufficient fuel economy, wet grip performance, and wear resistance may not be obtained.
  • the total content is preferably 160 parts by mass or less, more preferably 120 parts by mass or less. If it exceeds 160 parts by mass, the fuel efficiency tends to deteriorate.
  • the content of silica in a total of 100% by mass of silica and carbon black is preferably 30% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, still more preferably 80% by mass or more, and preferably 95% by mass or less. Preferably it is 90 mass% or less. If it is in the said range, the effect of this invention will be acquired suitably.
  • process oil for example, process oil, vegetable oil, or a mixture thereof can be used.
  • process oil for example, a paraffin process oil, an aroma process oil, a naphthenic process oil, or the like can be used.
  • vegetable oils and fats castor oil, cottonseed oil, sesame oil, rapeseed oil, soybean oil, palm oil, palm oil, peanut hot water, rosin, pine oil, pineapple, tall oil, corn oil, rice bran oil, beet flower oil, sesame oil, Examples include olive oil, sunflower oil, palm kernel oil, camellia oil, jojoba oil, macadamia nut oil, and tung oil.
  • the oil content is preferably 5 parts by mass or more, and more preferably 15 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the rubber component. If it is less than 5 parts by mass, sufficient grip performance may not be obtained.
  • the oil content is preferably 30 parts by mass or less, more preferably 25 parts by mass or less. When it exceeds 30 mass parts, there exists a possibility that low-fuel-consumption property and abrasion resistance may deteriorate.
  • the rubber composition of the present invention is produced by a general method. That is, it can be produced by a method of kneading the above components with a Banbury mixer, kneader, open roll or the like and then vulcanizing.
  • the rubber composition of the present invention can be used for each member of a tire, and in particular, can be suitably used for a tread (particularly a cap tread).
  • the pneumatic tire of the present invention is produced by a usual method using the rubber composition. That is, by extruding the rubber composition containing the above components in accordance with the shape of a tread or the like at an unvulcanized stage, and molding it on a tire molding machine together with other tire members, Form an unvulcanized tire.
  • the unvulcanized tire is heated and pressurized in a vulcanizer to obtain a tire.
  • the pneumatic tire of the present invention is suitably used as a tire for passenger cars.
  • the nitrogen-containing compound derivative monomer amount (monomer (1) amount) in the polymer was measured using a device of JNM-ECA series manufactured by JEOL Ltd.
  • SBR E15 manufactured by Asahi Kasei Chemicals Corporation Polymer (1): Main chain modified SBR (manufactured in Production Example 2, Mw: 3.0 ⁇ 10 5 , monomer (1) amount: 1.0 mass%)
  • NR RSS # 3
  • Anti-aging agent (1) Antigen 6C (N- (1,3-dimethylbutyl) -N′-phenyl-p-phenylenediamine) manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.
  • Anti-aging agent (2) Antigen 3C manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.
  • Wax Sunnock N manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Industry Co., Ltd.
  • Oil (1) Process X-140 manufactured by Japan Energy Co., Ltd.
  • Oil (2) Diana Process Oil AH-25 manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd.
  • Sulfur Powder sulfur vulcanization accelerator manufactured by Karuizawa Sulfur Co., Ltd.

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Abstract

低燃費性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性を改善できるタイヤ用ゴム組成物、及びこれを用いた空気入りタイヤを提供する。 特定の窒素含有化合物に由来する構成単位を主鎖中に有する変性スチレンブタジエンゴムを含むゴム成分と、シリカと、特定のシランカップリング剤とを含有するタイヤ用ゴム組成物に関する。

Description

タイヤ用ゴム組成物及び空気入りタイヤ
本発明は、タイヤ用ゴム組成物、及びそれを用いた空気入りタイヤに関する。
従来より、タイヤの転がり抵抗を低減(転がり抵抗性能を向上)させることにより、車の低燃費化が行なわれてきた。近年、車の低燃費化の要求がますます強くなってきており、タイヤ部材の中でもタイヤにおける占有比率の高いトレッドを製造するためのゴム組成物に対して、優れた低発熱性が要求されている。
ゴム組成物の低発熱性を満足させる方法として、補強用充填剤の含有量を減量させる方法が知られているが、ゴム組成物の硬度が低下し、車のハンドリング性能(操縦安定性)やウェットグリップ性能が低下したり、耐摩耗性が低下したりするという問題があった。
また、補強用充填剤であるカーボンブラックをシリカで置換する方法が知られている。しかし、シリカは表面に親水性シラノール基が存在するため、カーボンブラックに比べゴム(特に、タイヤ用でよく使われる天然ゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴムなど)との親和性が低く、耐摩耗性や力学強度(引張強度や破断伸び)の点で劣る場合があった。
特許文献1には、無水シリカ及び含水シリカをともに含有することにより、ウェットグリップ性能を大幅に改善できるタイヤ用ゴム組成物が開示されている。しかしながら、ウェットグリップ性能とともに、低燃費性及び耐摩耗性を改善する点については改善の余地がある。
特開2003-192842号公報
本発明は、前記課題を解決し、低燃費性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性を改善できるタイヤ用ゴム組成物、及びこれを用いた空気入りタイヤを提供することを目的とする。
本発明は、下記一般式;
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
(式中、Rは水素、炭素数1~30の脂肪族炭化水素基、炭素数3~30の脂環族炭化水素基又は炭素数5~30の芳香族炭化水素基を表す。R及びRは、同一若しくは異なって、水素、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
又は
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
であり、少なくともR及びRのいずれかは水素ではない。Rは水素又は炭素数1~4の炭化水素基を表す。Xは2価の飽和炭化水素基を表し、窒素、酸素又は硫黄を含んでいてもよく、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
又は
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
で置換されていてもよい。Zは2価の飽和炭化水素基を表し、窒素、酸素又は硫黄を含んでいてもよい。R~Rは、同一若しくは異なって、水素、炭素数1~30の脂肪族炭化水素基、炭素数3~30の脂環族炭化水素基、炭素数5~30の芳香族炭化水素基、又は環構成原子数3~30の複素環基を表す。)で表される窒素含有化合物に由来する構成単位を主鎖中に有する変性スチレンブタジエンゴムを含むゴム成分と、シリカと、下記式(1)で表されるシランカップリング剤及び/又は下記式(2)で示される結合単位Aと下記式(3)で示される結合単位Bからなるシランカップリング剤とを含有するタイヤ用ゴム組成物に関する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
(式(1)中、R21は-O-(R25-O)-R26(t個のR25は、同一又は異なって、分岐若しくは非分岐の炭素数1~30の2価の炭化水素基を表す。R26は、分岐若しくは非分岐の炭素数1~30のアルキル基、分岐若しくは非分岐の炭素数2~30のアルケニル基、炭素数6~30のアリール基又は炭素数7~30のアラルキル基を表す。tは1~30の整数を表す。)で表される基を表す。R22及びR23は、同一若しくは異なって、R21と同一の基、分岐若しくは非分岐の炭素数1~12のアルキル基又は-O-R27(R27は水素原子、分岐若しくは非分岐の炭素数1~30のアルキル基、分岐若しくは非分岐の炭素数2~30のアルケニル基、炭素数6~30のアリール基又は炭素数7~30のアラルキル基を表す。)で表される基を表す。R24は、分岐若しくは非分岐の炭素数1~30のアルキレン基を表す。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
(式(2)、(3)中、xは0以上の整数である。yは1以上の整数である。R28は水素、ハロゲン、分岐若しくは非分岐の炭素数1~30のアルキル基若しくはアルキレン基、分岐若しくは非分岐の炭素数2~30のアルケニル基若しくはアルケニレン基、分岐若しくは非分岐の炭素数2~30のアルキニル基若しくはアルキニレン基、又は該アルキル基若しくは該アルケニル基の末端が水酸基若しくはカルボキシル基で置換されたものを示す。R29は水素、分岐若しくは非分岐の炭素数1~30のアルキレン基若しくはアルキル基、分岐若しくは非分岐の炭素数2~30のアルケニレン基若しくはアルケニル基、又は分岐若しくは非分岐の炭素数2~30のアルキニレン基若しくはアルキニル基を示す。R28とR29とで環構造を形成してもよい。)
前記ゴム成分100質量%中の前記変性スチレンブタジエンゴムの含有量が5質量%以上であることが好ましい。また、前記変性スチレンブタジエンゴムは更に、少なくとも一方の末端が、窒素、酸素、ケイ素からなる群より選択される少なくとも1種を含む官能基を有する変性剤で変性された重合体であることが好ましい。
前記ゴム組成物は、トレッドに使用されることが好ましい。
本発明はまた、前記ゴム組成物を用いて作製した空気入りタイヤに関する。
本発明によれば、特定の変性スチレンブタジエンゴム、シリカ及び特定のシランカップリング剤を含有するゴム組成物であるので、低燃費性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性を改善できる。
本発明のゴム組成物は、下記一般式;
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
(式中、Rは水素、炭素数1~30の脂肪族炭化水素基、炭素数3~30の脂環族炭化水素基又は炭素数5~30の芳香族炭化水素基を表す。R及びRは、同一若しくは異なって、水素、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
又は
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
であり、少なくともR及びRのいずれかは水素ではない。Rは水素又は炭素数1~4の炭化水素基を表す。Xは2価の飽和炭化水素基を表し、窒素、酸素又は硫黄を含んでいてもよく、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
又は
で置換されていてもよい。Zは2価の飽和炭化水素基を表し、窒素、酸素又は硫黄を含んでいてもよい。R~Rは、同一若しくは異なって、水素、炭素数1~30の脂肪族炭化水素基、炭素数3~30の脂環族炭化水素基、炭素数5~30の芳香族炭化水素基、又は環構成原子数3~30の複素環基を表す。)で表される窒素含有化合物に由来する構成単位を主鎖中に有する変性スチレンブタジエンゴム(変性SBR)を含むゴム成分と、シリカと、下記式(1)で表されるシランカップリング剤及び/又は下記式(2)で示される結合単位Aと下記式(3)で示される結合単位Bからなるシランカップリング剤とを含有する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
(式(1)中、R21は-O-(R25-O)-R26(t個のR25は、同一又は異なって、分岐若しくは非分岐の炭素数1~30の2価の炭化水素基を表す。R26は、分岐若しくは非分岐の炭素数1~30のアルキル基、分岐若しくは非分岐の炭素数2~30のアルケニル基、炭素数6~30のアリール基又は炭素数7~30のアラルキル基を表す。tは1~30の整数を表す。)で表される基を表す。R22及びR23は、同一若しくは異なって、R21と同一の基、分岐若しくは非分岐の炭素数1~12のアルキル基又は-O-R27(R27は水素原子、分岐若しくは非分岐の炭素数1~30のアルキル基、分岐若しくは非分岐の炭素数2~30のアルケニル基、炭素数6~30のアリール基又は炭素数7~30のアラルキル基を表す。)で表される基を表す。R24は、分岐若しくは非分岐の炭素数1~30のアルキレン基を表す。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
(式(2)、(3)中、xは0以上の整数である。yは1以上の整数である。R28は水素、ハロゲン、分岐若しくは非分岐の炭素数1~30のアルキル基若しくはアルキレン基、分岐若しくは非分岐の炭素数2~30のアルケニル基若しくはアルケニレン基、分岐若しくは非分岐の炭素数2~30のアルキニル基若しくはアルキニレン基、又は該アルキル基若しくは該アルケニル基の末端が水酸基若しくはカルボキシル基で置換されたものを示す。R29は水素、分岐若しくは非分岐の炭素数1~30のアルキレン基若しくはアルキル基、分岐若しくは非分岐の炭素数2~30のアルケニレン基若しくはアルケニル基、又は分岐若しくは非分岐の炭素数2~30のアルキニレン基若しくはアルキニル基を示す。R28とR29とで環構造を形成してもよい。)
上記成分を併用することにより、シリカを良好に分散でき、低燃費性、耐摩耗性を両立でき、優れたウェットグリップ性能も得られる。特に低燃費性、耐摩耗性について顕著な改善効果が得られ、両性能に優れることから環境に配慮できる。また、優れた操縦安定性も得られる。ドライグリップ性能、力学強度、加工性も良好に得られる。
上記変性SBRとしては、例えば、特開2010-116545号公報、特開2010-116546号公報に記載のものを使用することができる。
Xで表される飽和炭化水素基が窒素、酸素又は硫黄を含む形態としては、例えば、(CR1011-NR12-(CR1314、(CR1011-O-(CR1314、(CR1011-S-(CR1314などが挙げられる。R10~R14は、同一若しくは異なって、水素、炭素数1~30(好ましくは1~5)の脂肪族炭化水素基、炭素数3~30(好ましくは3~10)の脂環族炭化水素基又は炭素数5~30の芳香族炭化水素基(好ましくは5~10)を表す。m及びnは1~9(好ましくは1~6)の整数を表す。mが2以上の場合、複数の(CR1011)のそれぞれは同じであっても異なってもよく、nが2以上の場合、複数の(CR1314)のそれぞれは同じであっても異なってもよい。
Zで表される飽和炭化水素基が窒素、酸素又は硫黄を含む形態についても、Xで表される飽和炭化水素基と同様のものが挙げられる。
シリカをより良好に分散できるという点から、Rは、水素又は炭素数1~2の脂肪族炭化水素基であることが好ましい。また、Rは、水素又は炭素数1~2の炭化水素基であることが好ましい。また、R~Rは、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基又は複素環基であることが好ましく、脂肪族炭化水素基であることがより好ましい。また、R10~R14は、水素又は炭素数1~2の脂肪族炭化水素基であることが好ましい。
上記変性SBRは、スチレン、ブタジエン(1,3-ブタジエン)、及び上記一般式で表される窒素含有化合物(モノマー)を共重合して得られる共重合体であって、該窒素含有化合物に由来する構成単位は、主鎖部に含まれている。ここで、主鎖部とは、末端部も含む概念である。
上記一般式で表される窒素含有化合物としては、例えば、3-又は4-(2-アゼチジノエチル)スチレン、3-又は4-(2-ピロリジノエチル)スチレン、3-又は4-(2-ピペリジノエチル)スチレン、3-又は4-(2-ヘキサメチレンイミノエチル)スチレンなどが挙げられる。これらは単独で用いても良いし、二種以上を組み合わせて用いても良い。なかでも、シリカをより良好に分散できるという点から、3-又は4-(2-ピロリジノエチル)スチレンが好ましい。
上記変性SBRは、少なくとも一方の末端が、窒素、酸素、ケイ素からなる群より選択される少なくとも1種を含む官能基を有する変性剤で変性されていることが好ましく、両末端が該変性剤で変性されていることがより好ましい。これにより、各性能の改善効果を高めることができる。
上記変性剤が有する官能基としては、例えば、アミノ基、アミド基、アルコキシシリル基、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、カルボキシル基、ヒドロキシル基、ニトリル基、ピリジル基などが挙げられ、好ましくはアミノ基、アルコキシシリル基である。また、上記変性剤としては、例えば、3-(N,N-ジメチルアミノ)プロピルトリメトキシシラン、3-(N,N-ジエチルアミノプロピル)トリメトキシシラン、3-(N,N-ジメチルアミノ)プロピルトリエトキシシラン、3-(N,N-ジエチルアミノプロピル)トリエトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、2-(4-ピリジルエチル)トリエトキシシラン、N-(3-トリエトキシシリルプロピル)-4,5-ジヒドロイミダゾール、四塩化ケイ素などが挙げられ、良好な低燃費性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性が得られるという理由から、3-(N,N-ジメチルアミノ)プロピルトリメトキシシランが好ましい。
上記変性SBRにおける窒素含有化合物の含有量は、好ましくは0.05質量%以上、より好ましくは0.1質量%以上である。0.05質量%未満では、低燃費性及びウェットグリップ性能の改善効果が得られにくい傾向がある。また、上記変性SBRにおける窒素含有化合物の含有量は、好ましくは30質量%以下、より好ましくは20質量%以下、更に好ましくは5質量%以下である。30質量%を超えると、コストの増加に見合った効果が得られない傾向がある。
なお、本明細書において、窒素含有化合物の含有量は、後述の実施例に記載の方法により測定される。
上記変性SBRの重量平均分子量Mwは、好ましくは1.0×10以上、より好ましくは2.0×10以上である。1.0×10未満では、低燃費性及び耐摩耗性が悪化する傾向がある。また、該Mwは、好ましくは2.0×10以下、より好ましくは1.5×10以下である。2.0×10を超えると、加工性が悪化する傾向がある。
なお、本明細書において、重量平均分子量(Mw)は、後述の実施例に記載の方法により測定される。
上記変性SBRの含有量は、ゴム成分100質量%中、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%以上、更に好ましくは20質量%以上である。5質量%未満であると、低燃費性能を向上できないおそれがある。上限は特に限定されないが、好ましくは90質量%以下、より好ましくは80質量%以下、更に好ましくは75質量%以下である。90質量%を超えると、破壊強度が極端に悪化する傾向がある。
本発明において、ゴム組成物のゴム成分としては、前記変性SBR以外に、ジエン系ゴムを用いることが好ましい。ジエン系ゴムは、天然ゴム及び/又はジエン系合成ゴムからなり、ジエン系合成ゴムとしては、たとえば、イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)、クロロプレンゴム(CR)、ブチルゴム(IIR)などがあげられる。中でも、グリップ性能及び耐摩耗性をバランスよく示すことから、NR、BR、SBRが好ましい。
ゴム成分100質量%中のNRの含有量は、好ましくは10質量%以上、より好ましくは20質量%以上である。10質量%未満であると、NRを配合した効果が十分に得られない傾向がある。NRの含有量は、好ましくは70質量%以下、より好ましくは50質量%以下である。70質量%を超えると、上記変性SBRの含有量が少なくなり、シリカの分散性が悪化する傾向がある。
本発明のゴム組成物においては、補強剤としてシリカが配合される。シリカとしては、特に制限はないが、乾式法シリカ(無水ケイ酸)、湿式法シリカ(含水ケイ酸)などが挙げられ、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。シリカは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
シリカのチッ素吸着比表面積(NSA)は、好ましくは100m/g以上、より好ましくは150m/g以上である。100m/g未満であると、補強効果が小さく、耐摩耗性が悪化する傾向がある。また、シリカのNSAは、好ましくは300m/g以下、より好ましくは200m/g以下である。300m/gを超えると、シリカが分散しにくくなり、低燃費性が悪化する傾向がある。
なお、シリカのNSAは、ASTM D3037-81に準じてBET法で測定される。
シリカの含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは10質量部以上、より好ましくは20質量部以上、更に好ましくは50質量部以上である。10質量部未満であると、十分なウェットグリップ性能、耐摩耗性が得られないおそれがある。また、シリカの含有量は、好ましくは150質量部以下、より好ましくは120質量部以下である。150質量部を超えると、シリカが分散しにくくなり、加工性、低燃費性が悪化する傾向がある。
本発明のゴム組成物は、下記式(1)で表されるシランカップリング剤及び/又は下記式(2)で示される結合単位Aと下記式(3)で示される結合単位Bからなるシランカップリング剤を含有する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
(式(1)中、R21は-O-(R25-O)-R26(t個のR25は、同一又は異なって、分岐若しくは非分岐の炭素数1~30の2価の炭化水素基を表す。R26は、分岐若しくは非分岐の炭素数1~30のアルキル基、分岐若しくは非分岐の炭素数2~30のアルケニル基、炭素数6~30のアリール基又は炭素数7~30のアラルキル基を表す。tは1~30の整数を表す。)で表される基を表す。R22及びR23は、同一若しくは異なって、R21と同一の基、分岐若しくは非分岐の炭素数1~12のアルキル基又は-O-R27(R27は水素原子、分岐若しくは非分岐の炭素数1~30のアルキル基、分岐若しくは非分岐の炭素数2~30のアルケニル基、炭素数6~30のアリール基又は炭素数7~30のアラルキル基を表す。)で表される基を表す。R24は、分岐若しくは非分岐の炭素数1~30のアルキレン基を表す。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
(式(2)、(3)中、xは0以上の整数である。yは1以上の整数である。R28は水素、ハロゲン、分岐若しくは非分岐の炭素数1~30のアルキル基若しくはアルキレン基、分岐若しくは非分岐の炭素数2~30のアルケニル基若しくはアルケニレン基、分岐若しくは非分岐の炭素数2~30のアルキニル基若しくはアルキニレン基、又は該アルキル基若しくは該アルケニル基の末端が水酸基若しくはカルボキシル基で置換されたものを示す。R29は水素、分岐若しくは非分岐の炭素数1~30のアルキレン基若しくはアルキル基、分岐若しくは非分岐の炭素数2~30のアルケニレン基若しくはアルケニル基、又は分岐若しくは非分岐の炭素数2~30のアルキニレン基若しくはアルキニル基を示す。R28とR29とで環構造を形成してもよい。)
上記式(1)で表されるシランカップリング剤を配合することにより、優れた低燃費性が得られ、グリップ性能も良好に得られる。
上記式(1)のR21は-O-(R25-O)-R26(t個のR25は、同一又は異なって、分岐若しくは非分岐の炭素数1~30の2価の炭化水素基を表す。R26は、分岐若しくは非分岐の炭素数1~30のアルキル基、分岐若しくは非分岐の炭素数2~30のアルケニル基、炭素数6~30のアリール基又は炭素数7~30のアラルキル基を表す。tは1~30の整数を表す。)で表される基を表す。
上記R25は、同一又は異なって、分岐若しくは非分岐の炭素数1~30(好ましくは炭素数1~10、より好ましくは炭素数1~3)の2価の炭化水素基を表す。
該炭化水素基としては、例えば、分岐若しくは非分岐の炭素数1~30のアルキレン基、分岐若しくは非分岐の炭素数2~30のアルケニレン基、分岐若しくは非分岐の炭素数2~30のアルキニレン基、炭素数6~30のアリーレン基などが挙げられる。なかでも、シリカと結合(反応)しやすく、低燃費性、耐摩耗性を十分に向上できるという理由から、上記アルキレン基が好ましい。
25の分岐若しくは非分岐の炭素数1~30(好ましくは炭素数1~10、より好ましくは炭素数1~3)のアルキレン基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、へプチレン基、オクチレン基、ノニレン基、デシレン基、ウンデシレン基、ドデシレン基、トリデシレン基、テトラデシレン基、ペンタデシレン基、ヘキサデシレン基、ヘプタデシレン基、オクタデシレン基などが挙げられる。
25の分岐若しくは非分岐の炭素数2~30(好ましくは炭素数2~15、より好ましくは炭素数2~3)のアルケニレン基としては、例えば、ビニレン基、1-プロペニレン基、2-プロペニレン基、1-ブテニレン基、2-ブテニレン基、1-ペンテニレン基、2-ペンテニレン基、1-ヘキセニレン基、2-ヘキセニレン基、1-オクテニレン基などが挙げられる。
25の分岐若しくは非分岐の炭素数2~30(好ましくは炭素数2~15、より好ましくは炭素数2~3)のアルキニレン基としては、例えば、エチニレン基、プロピニレン基、ブチニレン基、ペンチニレン基、ヘキシニレン基、へプチニレン基、オクチニレン基、ノニニレン基、デシニレン基、ウンデシニレン基、ドデシニレン基などが挙げられる。
25の炭素数6~30(好ましくは炭素数6~15)のアリーレン基としては、例えば、フェニレン基、トリレン基、キシリレン基、ナフチレン基などが挙げられる。
上記tは1~30(好ましくは2~20、より好ましくは5~6)の整数を表す。tが0であるとシリカとの結合(反応)が不利であり、tが31以上であるとシリカとの反応性が低下し、工程面で不利となる。
26は、分岐若しくは非分岐の炭素数1~30のアルキル基、分岐若しくは非分岐の炭素数2~30のアルケニル基、炭素数6~30のアリール基又は炭素数7~30のアラルキル基を表す。なかでも、シリカとの反応性が良好であるという理由から、分岐若しくは非分岐の炭素数1~30のアルキル基が好ましい。
26の分岐若しくは非分岐の炭素数1~30(好ましくは炭素数3~25、より好ましくは炭素数10~15)のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、iso-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、へキシル基、へプチル基、2-エチルヘキシル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、オクタデシル基などが挙げられる。
26の分岐若しくは非分岐の炭素数2~30(好ましくは炭素数3~25、より好ましくは炭素数10~15)のアルケニル基としては、例えば、ビニル基、1-プロペニル基、2-プロペニル基、1-ブテニル基、2-ブテニル基、1-ペンテニル基、2-ペンテニル基、1-ヘキセニル基、2-ヘキセニル基、1-オクテニル基、デセニル基、ウンデセニル基、ドデセニル基、トリデセニル基、テトラデセニル基、ペンタデセニル基、オクタデセニル基などが挙げられる。
26の炭素数6~30(好ましくは炭素数10~20)のアリール基としては、例えば、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、ビフェニル基などが挙げられる。
26の炭素数7~30(好ましくは炭素数10~20)のアラルキル基としては、ベンジル基、フェネチル基などが挙げられる。
上記式(1)のR21の具体例としては、例えば、-O-(C-O)-C1123、-O-(C-O)-C1225、-O-(C-O)-C1327、-O-(C-O)-C1429、-O-(C-O)-C1531、-O-(C-O)-C1327、-O-(C-O)-C1327、-O-(C-O)-C1327、-O-(C-O)-C1327などが挙げられる。なかでも、-O-(C-O)-C1123、-O-(C-O)-C1327、-O-(C-O)-C1531、-O-(C-O)-C1327が好ましい。
22及びR23は、同一若しくは異なって、R21と同一の基(すなわち、-O-(R25-O)-R26で表される基)、分岐若しくは非分岐の炭素数1~12のアルキル基又は-O-R27(R27は水素原子、分岐若しくは非分岐の炭素数1~30のアルキル基、分岐若しくは非分岐の炭素数2~30のアルケニル基、炭素数6~30のアリール基又は炭素数7~30のアラルキル基を表す。)で表される基を表す。なかでも、シリカとの反応性が良好であるという理由から、R21と同一の基、-O-R27(R27が分岐若しくは非分岐の炭素数1~30のアルキル基の場合)で表される基が好ましい。
22及びR23の分岐若しくは非分岐の炭素数1~12(好ましくは炭素数1~10、より好ましくは炭素数1~8)のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、iso-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、へキシル基、へプチル基、2-エチルヘキシル基、オクチル基、ノニル基などが挙げられる。
27の分岐若しくは非分岐の炭素数1~30(好ましくは炭素数1~10、より好ましくは炭素数1~3)のアルキル基としては、例えば、上記R26の分岐若しくは非分岐の炭素数1~30のアルキル基と同様の基を挙げることができる。
27の分岐若しくは非分岐の炭素数2~30(好ましくは炭素数2~10、より好ましくは炭素数2~5)のアルケニル基としては、例えば、上記R26の分岐若しくは非分岐の炭素数2~30のアルケニル基と同様の基を挙げることができる。
27の炭素数6~30(好ましくは炭素数6~12)のアリール基としては、例えば、上記R26の炭素数6~30のアリール基と同様の基を挙げることができる。
27の炭素数7~30(好ましくは炭素数7~13)のアラルキル基としては、例えば、上記R26の炭素数7~30のアラルキル基と同様の基を挙げることができる。
上記式(1)のR22及びR23の具体例としては、例えば、-O-(C-O)-C1123、-O-(C-O)-C1225、-O-(C-O)-C1327、-O-(C-O)-C1429、-O-(C-O)-C1531、-O-(C-O)-C1327、-O-(C-O)-C1327、-O-(C-O)-C1327、-O-(C-O)-C1327、C-O-、CH-O-、C-O-などが挙げられる。なかでも、-O-(C-O)-C1123、-O-(C-O)-C1327、-O-(C-O)-C1531、-O-(C-O)-C1327、C-O-が好ましい。
24の分岐若しくは非分岐の炭素数1~30(好ましくは炭素数1~10、より好ましくは炭素数1~5)のアルキレン基としては、例えば、上記R25の分岐若しくは非分岐の炭素数1~30のアルキレン基と同様の基を挙げることができる。
上記式(1)で表されるシランカップリング剤としては、例えば、デグッサ社製のSi363などを使用することができる。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。
また、上記式(3)で示される結合単位Bと、必要に応じて上記式(2)で示される結合単位Aからなるシランカップリング剤を配合することにより、ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィドなどの従来のシランカップリング剤に比べ、低燃費性、耐摩耗性を向上できる。
上記結合単位Aと結合単位Bからなるシランカップリング剤は、結合単位Aと結合単位Bとの合計量に対して、結合単位Bを1~70モル%の割合で共重合したものが好ましい。
結合単位Aと結合単位Bのモル比が上記条件を満たす場合、ビス-(3-トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィドなどのポリスルフィドシランに比べ、加工中の粘度上昇が抑制される。これは結合単位Aのスルフィド部分がC-S-C結合であるため、テトラスルフィドやジスルフィドに比べ熱的に安定であることから、ムーニー粘度の上昇が少ないためと考えられる。
また、結合単位Aと結合単位Bのモル比が上記条件を満たす場合、3-メルカプトプロピルトリメトキシシランなどのメルカプトシランに比べ、スコーチタイムの短縮が抑制される。これは結合単位Bはメルカプトシランの構造を持っているが、結合単位Aの-C15部分が結合単位Bの-SH基を覆うためポリマーと反応しにくく、スコーチが発生しにくいためと考えられる。
28のハロゲンとしては、塩素、臭素、フッ素などが挙げられる。
28、R29の分岐若しくは非分岐の炭素数1~30(好ましくは炭素数1~12、さらに好ましくは炭素数1~5)のアルキル基としては、例えば、上記R26の分岐若しくは非分岐の炭素数1~30のアルキル基と同様の基を挙げることができる。
28、R29の分岐若しくは非分岐の炭素数1~30(好ましくは炭素数1~12)のアルキレン基としては、例えば、上記R25の分岐若しくは非分岐の炭素数1~30のアルキレン基と同様の基を挙げることができる。
28、R29の分岐若しくは非分岐の炭素数2~30(好ましくは炭素数2~12)のアルケニル基としては、例えば、上記R26の分岐若しくは非分岐の炭素数2~30のアルケニル基と同様の基を挙げることができる。
28、R29の分岐若しくは非分岐の炭素数2~30(好ましくは炭素数2~12)のアルケニレン基としては、例えば、上記R25の分岐若しくは非分岐の炭素数2~30のアルケニレン基と同様の基を挙げることができる。
28、R29の分岐若しくは非分岐の炭素数2~30(好ましくは炭素数2~12)のアルキニル基としては、例えば、エチニル基、プロピニル基、ブチニル基、ペンチニル基、ヘキシニル基、へプチニル基、オクチニル基、ノニニル基、デシニル基、ウンデシニル基、ドデシニル基などが挙げられる。
28、R29の分岐若しくは非分岐の炭素数2~30(好ましくは炭素数2~12)のアルキニレン基としては、例えば、上記R25の分岐若しくは非分岐の炭素数2~30のアルキニレン基と同様の基を挙げることができる。
上記結合単位Aと結合単位Bからなるシランカップリング剤において、結合単位Aの繰り返し数(x)と結合単位Bの繰り返し数(y)の合計の繰り返し数(x+y)は、3~300の範囲が好ましい。この範囲内、かつ、xが1以上であると、結合単位Bのメルカプトシランを、結合単位Aの-C15が覆うため、スコーチタイムが短くなることを抑制できるとともに、シリカやゴム成分との良好な反応性を確保することができる。
上記結合単位Aと結合単位Bからなるシランカップリング剤としては、例えば、Momentive社製のNXT-Z30、NXT-Z45、NXT-Z60、NXT-Z100などを使用することができる。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。
シランカップリング剤の含有量は、シリカ100質量部に対して、好ましくは3質量部以上、より好ましくは6質量部以上、更に好ましくは8質量部以上である。3質量部未満では、破壊強度が大きく低下する傾向がある。また、シランカップリング剤の含有量は、好ましくは15質量部以下、より好ましくは10質量部以下である。15質量部を超えると、シランカップリング剤を添加することによる破壊強度の増加や転がり抵抗軽減などの効果が得られない傾向がある。
なお、2種以上のシランカップリング剤を併用する場合には、上記含有量は、合計含有量を意味する。
本発明のゴム組成物には、前記成分以外にも、ゴム組成物の製造に一般に使用される配合剤、例えば、カーボンブラック、クレーなどの補強用充填剤、老化防止剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、オイル、ワックス、ポリエチレングリコールなどの加工助剤、硫黄などの加硫剤、加硫促進剤などを適宜配合できる。
カーボンブラックのチッ素吸着比表面積(NSA)は、好ましくは30m/g以上、より好ましくは90m/g以上である。30m/g未満では、十分な補強性や耐摩耗性が得られない傾向がある。また、カーボンブラックのNSAは、好ましくは180m/g以下、より好ましくは130m/g以下である。180m/gを超えると、分散性が悪化し、発熱性が増大する傾向がある。
なお、カーボンブラックのNSAは、JIS K 6217-2:2001によって求められる。
カーボンブラックの含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは2質量部以上、より好ましくは5質量部以上である。また、該含有量は、好ましくは20質量部以下、より好ましくは15質量部以下である。2質量部未満では、加工性が悪化する傾向がある。一方、20質量部を超えると、ウェットグリップ性及び低発熱性が悪化する傾向がある。
シリカ及びカーボンブラックの合計含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは20質量部以上、より好ましくは60質量部以上である。20質量部未満であると、十分な低燃費性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性が得られないおそれがある。また、該合計含有量は、好ましくは160質量部以下、より好ましくは120質量部以下である。160質量部を超えると、低燃費性が悪化する傾向がある。
シリカ及びカーボンブラックの合計100質量%中のシリカの含有量は、好ましくは30質量%以上、より好ましくは60質量%以上、更に好ましくは80質量%以上であり、好ましくは95質量%以下、より好ましくは90質量%以下である。上記範囲内であれば、本発明の効果が好適に得られる。
オイルとしては、例えば、プロセスオイル、植物油脂、又はその混合物を用いることができる。プロセスオイルとしては、例えば、パラフィン系プロセスオイル、アロマ系プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイルなどを用いることができる。植物油脂としては、ひまし油、綿実油、あまに油、なたね油、大豆油、パーム油、やし油、落花生湯、ロジン、パインオイル、パインタール、トール油、コーン油、こめ油、べに花油、ごま油、オリーブ油、ひまわり油、パーム核油、椿油、ホホバ油、マカデミアナッツ油、桐油などが挙げられる。
上記ゴム組成物がオイルを含有する場合、オイルの含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは5質量部以上、より好ましくは15質量部以上である。5質量部未満では、十分なグリップ性能が得られないおそれがある。また、オイルの含有量は、好ましくは30質量部以下、より好ましくは25質量部以下である。30質量部を超えると、低燃費性、耐摩耗性が悪化するおそれがある。
本発明のゴム組成物は、一般的な方法で製造される。すなわち、バンバリーミキサーやニーダー、オープンロールなどで前記各成分を混練りし、その後加硫する方法などにより製造できる。本発明のゴム組成物は、タイヤの各部材に使用でき、なかでも、トレッド(特にキャップトレッド)に好適に使用できる。
本発明の空気入りタイヤは、上記ゴム組成物を用いて通常の方法で製造される。すなわち、前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などの形状にあわせて押出し加工し、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によりタイヤを得る。
本発明の空気入りタイヤは、乗用車用タイヤなどとして好適に用いられる。
実施例に基づいて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。
以下に、モノマー(1)の合成で用いた各種薬品について説明する。
シクロへキサン:関東化学(株)製
ピロリジン:関東化学(株)製
ジビニルベンゼン:シグマアルドリッチ社製
1.6M n-ブチルリチウムへキサン溶液:関東化学(株)製
イソプロパノール:関東化学(株)製
製造例1(モノマー(1)の合成)
十分に窒素置換した100ml容器に、シクロへキサン50ml、ピロリジン4.1ml(3.6g)、ジビニルベンゼン6.5gを加え、0℃にて1.6M n-ブチルリチウムヘキサン溶液0.7mlを加えて撹拌した。
1時間後、イソプロパノールを加えて反応を停止させ、抽出・精製を行うことでモノマー(1)を得た。
以下に、重合体(1)~(2)の合成で用いた各種薬品について説明する。
シクロヘキサン:関東化学(株)製
スチレン:関東化学(株)製
ブタジエン:高千穂化学工業(株)製
テトラメチルエチレンジアミン:関東化学(株)製
1.6M n-ブチルリチウムへキサン溶液:関東化学(株)製
末端変性剤:アヅマックス社製の3-(N,N-ジメチルアミノプロピル)トリメトキシシラン
イソプロパノール:関東化学(株)製
製造例2(重合体(1)の合成)
十分に窒素置換した1000ml耐圧製容器に、シクロヘキサン600ml、スチレン12.6ml(11.4g)、ブタジエン71.0ml(41.0g)、モノマー(1)0.29g、テトラメチルエチレンジアミン0.11mlを加え、40℃で1.6M n-ブチルリチウムヘキサン溶液0.2mlを加えて撹拌した。
3時間後、イソプロパノール3mlを加えて重合を停止させた。反応溶液に2,6-tert-ブチル-p-クレゾール1gを添加後、メタノールで再沈殿処理を行い、加熱乾燥させて重合体(1)を得た。
製造例3(重合体(2)の合成)
十分に窒素置換した1000ml耐圧製容器に、シクロヘキサン600ml、スチレン12.6ml(11.4g)、ブタジエン71.0ml(41.0g)、モノマー(1)0.29g、テトラメチルエチレンジアミン0.11mlを加え、40℃で1.6M n-ブチルリチウムヘキサン溶液0.2mlを加えて撹拌した。
3時間後、3-(N,N-ジメチルアミノプロピル)トリメトキシシラン(変性剤)を0.5ml(0.49g)加えて撹拌した。
1時間後、イソプロパノール3mlを加えて重合を停止させた。反応溶液に2,6-tert-ブチル-p-クレゾール1gを添加後、メタノールで再沈殿処理を行い、加熱乾燥させて重合体(2)を得た。
(重量平均分子量Mwの測定)
重量平均分子量Mwは、東ソー(株)製GPC-8000シリーズの装置を用い、検知器として示差屈折計を用い、分子量は標準ポリスチレンにより校正した。
(重合体中の窒素含有化合物誘導体モノマー量の測定)
重合体中の窒素含有化合物誘導体モノマー量(モノマー(1)量)は、日本電子(株)製JNM-ECAシリーズの装置を用いて測定した。
以下、実施例及び比較例で使用した薬品について説明する。
SBR:旭化成ケミカルズ(株)製のE15
重合体(1):主鎖変性SBR(製造例2にて製造、Mw:3.0×10、モノマー(1)量:1.0質量%)
重合体(2):主鎖及び末端変性SBR(製造例3にて製造、Mw:3.0×10、モノマー(1)量:1.0質量%)
NR:RSS#3
シリカ:デグッサ社製のULTRASIL VN3(NSA:175m/g)
カーボンブラック:三菱化学(株)製のダイアブラックN220(NSA:114m/g)
シランカップリング剤(1):デグッサ社製の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)
シランカップリング剤(2):Momentive社製のNXT-Z45(結合単位Aと結合単位Bとの共重合体、結合単位A:55モル%、結合単位B:45モル%)
シランカップリング剤(3):デグッサ社製のSi75(ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド)
シランカップリング剤(4):デグッサ社製のSi363(下記式で表されるシランカップリング剤(上記式(1)のR21=-O-(C-O)-C1327、R22=C-O-、R23=-O-(C-O)-C1327、R24=-C-))
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028
酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)製の亜鉛華1号
ステアリン酸:日油(株)製のステアリン酸「椿」
老化防止剤(1):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)
老化防止剤(2):住友化学(株)製のアンチゲン3C
ワックス:大内新興化学工業(株)製のサンノックN
オイル(1):(株)ジャパンエナジー製のプロセスX-140
オイル(2):出光興産(株)製のダイアナプロセスオイルAH-25
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CZ(N-シクロへキシル-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)
加硫促進剤(3):住友化学(株)製のソクシノールCZ
加硫促進剤(4):住友化学(株)製のソクシノールD
実施例及び比較例
表1、2に示す配合内容に従い、バンバリーミキサーを用いて、硫黄及び加硫促進剤以外の材料を150℃の条件下で3分間混練りし、混練り物を得た。次に、得られた混練り物に硫黄、加硫促進剤及び架橋剤を添加し、オープンロールを用いて、50℃の条件下で5分間練り込み、未加硫ゴム組成物を得た。得られた未加硫ゴム組成物をトレッドの形状に成形し、他のタイヤ部材と貼り合わせてタイヤに成形し、170℃で10分間加硫することで試験用タイヤ(タイヤサイズ:195/65R15)を製造した。
上記試験用タイヤを用いて以下の評価を行った。結果を表1、2に示す。
(転がり抵抗)
転がり抵抗試験機を用い、試験用タイヤを、リム(15×6JJ)、内圧(230kPa)、荷重(3.43kN)、速度(80km/h)で走行させたときの転がり抵抗を測定し、下記計算式により指数表示した。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。
(転がり抵抗指数)=(比較例1、5の転がり抵抗)/(各配合の転がり抵抗)×100
(ウェットグリップ性能)
試験用タイヤを装着した車両で湿潤アスファルト路面を走行し、初速度100km/hからの制動距離を測定し、下記計算式により指数表示した。指数が大きいほど、ウェットグリップ性能(ウェットスキッド性能)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、5の制動距離)/(各配合の制動距離)×100
(耐摩耗性)
試験用タイヤを装着した車両で市街地を走行し、8000km走行後の溝探さの減少量から、溝深さが1mm減少するときの走行距離を算出し、下記計算式により指数表示した。指数が大きいほど、耐摩耗性に優れることを示す。
(耐摩耗性指数)=(各配合の走行距離)/(比較例1、5の走行距離)×100
(操縦安定性)
試験用タイヤを装着した普通乗用車を用いて、テストコースで官能試験(ハンドル応答性)を実施し、比較例5を5.5点として相対評価した。点数が高いほど、操縦安定性が良好であることを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000029
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000030
表1より、特定の窒素含有化合物を主鎖中に有する変性SBRと、シリカと、特定のシランカップリング剤とを併用した実施例は、比較例と比べて、優れた低燃費性、ウェットグリップ性能が得られ、耐摩耗性、操縦安定性も良好に得られた。また、該変性SBR及び特定のシランカップリング剤の一方を含有する比較例との比較から、併用により低燃費性、耐摩耗性が相乗的に改善されることが明らかとなった。さらに、末端変性を施した変性SBRを用いた実施例では、低燃費性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性がより高い次元で得られた。

Claims (5)

  1. 下記一般式;
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    (式中、Rは水素、炭素数1~30の脂肪族炭化水素基、炭素数3~30の脂環族炭化水素基又は炭素数5~30の芳香族炭化水素基を表す。R及びRは、同一若しくは異なって、水素、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    又は
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
    であり、少なくともR及びRのいずれかは水素ではない。Rは水素又は炭素数1~4の炭化水素基を表す。Xは2価の飽和炭化水素基を表し、窒素、酸素又は硫黄を含んでいてもよく、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
    又は
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
    で置換されていてもよい。Zは2価の飽和炭化水素基を表し、窒素、酸素又は硫黄を含んでいてもよい。R~Rは、同一若しくは異なって、水素、炭素数1~30の脂肪族炭化水素基、炭素数3~30の脂環族炭化水素基、炭素数5~30の芳香族炭化水素基、又は環構成原子数3~30の複素環基を表す。)で表される窒素含有化合物に由来する構成単位を主鎖中に有する変性スチレンブタジエンゴムを含むゴム成分と、
    シリカと、
    下記式(1)で表されるシランカップリング剤及び/又は下記式(2)で示される結合単位Aと下記式(3)で示される結合単位Bからなるシランカップリング剤とを含有するタイヤ用ゴム組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
    (式(1)中、R21は-O-(R25-O)-R26(t個のR25は、同一又は異なって、分岐若しくは非分岐の炭素数1~30の2価の炭化水素基を表す。R26は、分岐若しくは非分岐の炭素数1~30のアルキル基、分岐若しくは非分岐の炭素数2~30のアルケニル基、炭素数6~30のアリール基又は炭素数7~30のアラルキル基を表す。tは1~30の整数を表す。)で表される基を表す。R22及びR23は、同一若しくは異なって、R21と同一の基、分岐若しくは非分岐の炭素数1~12のアルキル基又は-O-R27(R27は水素原子、分岐若しくは非分岐の炭素数1~30のアルキル基、分岐若しくは非分岐の炭素数2~30のアルケニル基、炭素数6~30のアリール基又は炭素数7~30のアラルキル基を表す。)で表される基を表す。R24は、分岐若しくは非分岐の炭素数1~30のアルキレン基を表す。)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
    (式(2)、(3)中、xは0以上の整数である。yは1以上の整数である。R28は水素、ハロゲン、分岐若しくは非分岐の炭素数1~30のアルキル基若しくはアルキレン基、分岐若しくは非分岐の炭素数2~30のアルケニル基若しくはアルケニレン基、分岐若しくは非分岐の炭素数2~30のアルキニル基若しくはアルキニレン基、又は該アルキル基若しくは該アルケニル基の末端が水酸基若しくはカルボキシル基で置換されたものを示す。R29は水素、分岐若しくは非分岐の炭素数1~30のアルキレン基若しくはアルキル基、分岐若しくは非分岐の炭素数2~30のアルケニレン基若しくはアルケニル基、又は分岐若しくは非分岐の炭素数2~30のアルキニレン基若しくはアルキニル基を示す。R28とR29とで環構造を形成してもよい。)
  2. 前記ゴム成分100質量%中の前記変性スチレンブタジエンゴムの含有量が5質量%以上である請求項1に記載のタイヤ用ゴム組成物。
  3. 前記変性スチレンブタジエンゴムは更に、少なくとも一方の末端が、窒素、酸素、ケイ素からなる群より選択される少なくとも1種を含む官能基を有する変性剤で変性された重合体である請求項1又は2に記載のタイヤ用ゴム組成物。
  4. トレッドに使用される請求項1~3のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
  5. 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空気入りタイヤ。
     
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