WO2013008798A1 - サイドウォール用ゴム組成物及び空気入りタイヤ - Google Patents

サイドウォール用ゴム組成物及び空気入りタイヤ Download PDF

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WO2013008798A1
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達也 宮崎
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住友ゴム工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a rubber composition for a sidewall, and a pneumatic tire using the same.
  • filler such as silica and carbon black
  • tan ⁇ can be reduced and fuel economy can be further improved.
  • the complex elastic modulus E * is also reduced, so that steering stability, The breaking resistance and the breaking elongation tend to be reduced.
  • E * As a method of enhancing E *, it is known to use microfibers such as polyethylene terephthalate, powdered paper fibers, aramid fibers, etc., but the microfibers are not bonded to the rubber matrix, so they are notched or broken. It may be a starting point, and there is a problem in crack growth resistance. E * can also be increased by using a high viscosity, high cis butadiene rubber, but in this case, the filler is less likely to be dispersed, and the fuel economy tends to be deteriorated. When the amount of the filler is reduced, the kneading torque is reduced, and thus it tends to be more difficult to disperse the filler well.
  • Patent Document 1 proposes a method of improving low fuel consumption, crack growth resistance, etc. by using butadiene rubber containing 1, 2-syndiotactic polybutadiene crystals, natural rubber, etc. There is still no technology which simultaneously satisfies the steering stability, the breaking resistance, the breaking elongation and the processability.
  • the present invention solves the above-mentioned problems and improves the fuel economy, steering stability, breaking resistance, breaking elongation, and processability in a well-balanced manner, and can further suppress generation of spew breakage during tire demolding. It aims at providing a composition and a pneumatic tire using the same.
  • the present invention provides a terminal-modified butadiene in a total content of 5 to 60% by mass of a butadiene rubber containing 1,2-syndiotactic polybutadiene crystals and a butadiene rubber synthesized using a rare earth catalyst in 100% by mass of a rubber component.
  • the present invention relates to a rubber composition for a sidewall, wherein the total content of silica having a nitrogen adsorption specific surface area of 70 to 250 m 2 / g is 20 to 40 parts by mass and the content of zinc oxide is 3.6 to 16 parts by mass.
  • the nitrogen adsorption specific surface area of the carbon black is preferably 25 to 45 m 2 / g, and the content of the carbon black is preferably 15 to 38 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component.
  • the content of the rubber is 25 to 50% by mass, and the content of the isoprene rubber is 30 to 60% by mass.
  • the terminal-modified butadiene rubber is preferably a tin-modified butadiene rubber.
  • the above rubber composition is preferably obtained by vulcanization at a vulcanization temperature of 160 to 190 ° C. from the viewpoint of achieving both production efficiency and tire performance.
  • the present invention also relates to a pneumatic tire having a sidewall manufactured using the above rubber composition.
  • butadiene rubber synthesized using a butadiene rubber containing 1,2-syndiotactic polybutadiene crystals and / or a rare earth catalyst, an end-modified butadiene rubber and an isoprene rubber in a specific ratio Since it is a rubber composition for a sidewall, in which a predetermined amount of carbon black and / or silica having a specific nitrogen adsorption specific surface area and zinc oxide are respectively blended with a rubber component to be contained, fuel economy and steering stability It is possible to provide a pneumatic tire having a well-balanced improvement in breaking resistance and breaking elongation. In addition, it has excellent processability, can suppress the occurrence of spew breakage at the time of demolding of the tire, and can reduce the number of times of mold maintenance, which is also excellent in productivity.
  • the rubber composition of the present invention with respect to 100 parts by mass of the rubber component, the total content of silica to carbon black and a specific surface area by nitrogen adsorption 70 ⁇ 250m 2 / g of specific surface area by nitrogen adsorption 25 ⁇ 120 m 2 / g is 20 to Butadiene rubber (SPB-containing BR) containing 1,2-syndiotactic polybutadiene crystals in 40 parts by mass, containing 3.6 to 16 parts by mass of zinc oxide and containing 100% by mass of the above rubber component, and a rare earth catalyst
  • the rubber composition of the present invention can improve the low fuel consumption by blending the terminal-modified BR together with reducing the total content of carbon black and silica, and at the same time, containing SPB.
  • E * can be improved, good steering stability, breaking resistance, breaking elongation can be ensured, and furthermore, good processability can be obtained.
  • the long-lasting spew formed by vent holes or vent pieces for venting air provided in the tire mold due to a decrease in breaking resistance and breaking elongation is at the time of tire demolding (tire When it comes out of the mold). If the spew is cut during demolding, the spew hole will be closed, so there will be no room for the trap air to flow between the green cover and the mold when the next tire is vulcanized, and heat from the mold to the green cover The conduction does not proceed efficiently, and an appearance defect called a burn-in phenomenon occurs. When the burn-in phenomenon occurs, processes such as buff correction, repainting, and burn-in repair are required, which impairs productivity.
  • the rubber composition of the present invention contains SPB-containing BR and / or rare earth BR.
  • SPB-containing BR general-purpose products in tire manufacturing can be used, but 1,2-syndiotactic polybutadiene crystals chemically bond with BR and are dispersed from the viewpoint that the above-mentioned performance can be obtained well.
  • the alignment of 1,2-syndiotactic polybutadiene crystals in the rubber composition in the spew hole improves the hardness and strength of the rubber composition and effectively suppresses the occurrence of spew breakage during tire demolding. it can.
  • the melting point of 1,2-syndiotactic polybutadiene crystals is preferably 180 ° C. or more, more preferably 190 ° C. or more, and preferably 220 ° C. or less, more preferably 210 ° C. or less. If it is less than the lower limit, there is a possibility that the improvement effect of the steering stability, the breaking resistance and the breaking elongation by the SPB-containing BR may not be sufficiently obtained, and if it exceeds the upper limit, the processability tends to be deteriorated.
  • the content of 1,2-syndiotactic polybutadiene crystals is preferably 2.5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more. If it is less than 2.5% by mass, the reinforcing effect (E *) may not be sufficient.
  • the content is preferably 20% by mass or less, more preferably 18% by mass or less. If it exceeds 20% by mass, the processability tends to deteriorate.
  • the rare earth BR is a butadiene rubber synthesized using a rare earth catalyst and is characterized by having a high cis content and a low vinyl content.
  • As the rare earth-based BR general-purpose products in tire manufacture can be used.
  • the rare earth element catalyst used for the synthesis of the rare earth BR known catalysts can be used.
  • a catalyst containing a lanthanum series rare earth compound, an organic aluminum compound, an aluminoxane, a halogen containing compound, and optionally a Lewis base can be mentioned.
  • an Nd-based catalyst using a neodymium (Nd) -containing compound as the lanthanum series rare earth element compound is particularly preferable.
  • Examples of the lanthanum series rare earth element compounds include halides, carboxylates, alcoholates, thioalcoholates and amides of rare earth metals of atomic numbers 57 to 71.
  • the use of an Nd-based catalyst is preferable in that BR having a high cis content and a low vinyl content can be obtained.
  • the organic aluminum compound is represented by AlR a R b R c (wherein, R a , R b and R c are the same or different and each represents hydrogen or a hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms). You can use one.
  • Examples of the aluminoxane include chain aluminoxanes and cyclic aluminoxanes.
  • halogen-containing compound AlX k R d 3-k (wherein, X is a halogen, R d is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group or an aralkyl group, k is 1, 1.5, 2 or 3)
  • Strontium halides such as Me 3 SrCl, Me 2 SrCl 2 , MeSrHCl 2 , MeSrCl 3 and the like; and metal halides such as silicon tetrachloride, tin tetrachloride, titanium tetrachloride and the like.
  • the Lewis base is used to complex a lanthanum series rare earth element compound, and acetylacetone, ketone, alcohol and the like are suitably used.
  • the rare earth element-based catalyst may be used in the form of silica, magnesia, magnesium chloride or the like even when used in the state of being dissolved in an organic solvent (n-hexane, cyclohexane, n-heptane, toluene, xylene, benzene, etc.) during butadiene polymerization. It may be supported on a suitable carrier and used.
  • the polymerization conditions may be either solution polymerization or bulk polymerization, the preferred polymerization temperature is ⁇ 30 to 150 ° C., and the polymerization pressure may be optionally selected depending on other conditions.
  • the ratio (Mw / Mn) of the weight average molecular weight (Mw) to the number average molecular weight (Mn) of the rare earth based BR is preferably 1.2 or more, more preferably 1.5 or more. If it is less than 1.2, the processability tends to deteriorate.
  • the Mw / Mn is preferably 5 or less, more preferably 4 or less. If it exceeds 5, there is a tendency that the improvement effect of steering stability, breaking resistance and breaking elongation tends to be reduced.
  • the Mw of the rare earth-based BR is preferably 300,000 or more, more preferably 500,000 or more, and preferably 1.5 million or less, more preferably 1.2 million or less. Furthermore, Mn of the rare earth-based BR is preferably at least 100,000, more preferably at least 150,000, and preferably at most 1,000,000, more preferably at most 800,000. If the Mw or Mn is less than the lower limit, the steering stability, the breaking resistance, the breaking elongation, and the fuel economy tend to be lowered. If the upper limit is exceeded, the processability may be deteriorated.
  • weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn) are gel permeation chromatograph (GPC) (GPC-8000 series manufactured by Tosoh Corp., detector: differential refractometer, column: It can obtain
  • GPC gel permeation chromatograph
  • the cis content of the rare earth BR is preferably 90% by mass or more, more preferably 93% by mass or more, and still more preferably 95% by mass or more. If the amount is less than 90% by mass, steering stability, breaking resistance, breaking elongation, and fuel economy may be reduced.
  • the cis content can be measured by infrared absorption spectroscopy.
  • the vinyl content of the rare earth BR is preferably 1.8% by mass or less, more preferably 1.0% by mass or less, still more preferably 0.5% by mass or less, and particularly preferably 0.3% by mass or less. If it exceeds 1.8% by mass, steering stability, breaking resistance and breaking elongation may be reduced.
  • the vinyl content can be measured by infrared absorption spectroscopy.
  • the content of SPB-containing BR in 100% by mass of the rubber component is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, still more preferably 20% by mass. % Or more. If it is less than 5% by mass, steering stability, breaking resistance and breaking elongation may not be obtained sufficiently.
  • the content is preferably 60% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, and still more preferably 30% by mass or less. If it exceeds 60% by mass, sufficient fuel economy may not be obtained.
  • the content of the rare earth BR in 100% by mass of the rubber component is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, still more preferably 20% by mass. % Or more. If it is less than 5% by mass, steering stability, breaking resistance and breaking elongation may not be obtained sufficiently.
  • the content is preferably 60% by mass or less, more preferably 50% by mass or less. If it exceeds 60% by mass, sufficient fuel economy may not be obtained.
  • the total content of the SPB-containing BR and the rare earth based BR in 100% by mass of the rubber component is 5% by mass or more, preferably 10% by mass or more, and more preferably 20% by mass or more. If it is less than 5% by mass, steering stability, breaking resistance and breaking elongation may not be obtained sufficiently.
  • the total content is 60% by mass or less, preferably 40% by mass or less, more preferably 30% by mass or less. If it exceeds 60% by mass, sufficient fuel economy may not be obtained.
  • the rubber composition of the present invention contains terminal-modified BR.
  • the terminal-modified BR is not particularly limited, and can be selected according to the type of filler (carbon black, silica, etc.) that can be used, but tin-modified butadiene rubber (tin-modified BR) because excellent low fuel consumption can be obtained.
  • tin-modified BR tin-modified butadiene rubber
  • S-modified BR modified butadiene rubber
  • tin-modified BR modified with a compound represented by the following formula (1) is preferable, and tin-modified BR is more preferable.
  • R 1 , R 2 and R 3 are the same or different and each represents an alkyl group, an alkoxy group, a silyloxy group, an acetal group, a carboxyl group (—COOH), a mercapto group (—SH) or these R 4 and R 5 are the same or different and each represents a hydrogen atom or an alkyl group, and n is an integer.
  • the tin-modified BR is not particularly limited, but is preferably a tin-modified BR which is polymerized by a lithium initiator and has a tin atom content of 50 to 3000 ppm, a vinyl content of 5 to 50% by mass and a molecular weight distribution of 2 or less.
  • the tin-modified BR is obtained by polymerizing 1,3-butadiene with a lithium initiator and then adding a tin compound, and the terminal of the tin-modified BR molecule is further bonded by a tin-carbon bond Is preferred.
  • lithium initiators include lithium-based compounds such as alkyllithiums and aryllithiums.
  • tin compounds include tin tetrachloride and butyltin trichloride.
  • the content of tin atoms in the tin-modified BR is preferably 50 ppm or more. Below 50 ppm, tan ⁇ tends to increase. Further, the content of tin atoms is preferably 3000 ppm or less, more preferably 300 ppm or less. If it exceeds 3000 ppm, the processability of the kneaded material tends to deteriorate.
  • the molecular weight distribution (Mw / Mn) of the tin-modified BR is preferably 2 or less. When Mw / Mn exceeds 2, tan ⁇ tends to increase.
  • the lower limit of the molecular weight distribution is not particularly limited, but is preferably 1 or more.
  • the vinyl content of the tin-modified BR is preferably 5% by mass or more. If it is less than 5% by mass, it is difficult to produce tin-modified BR.
  • the vinyl content is preferably 50% by mass or less, more preferably 20% by mass or less. If it exceeds 50% by mass, the dispersibility of the carbon black is poor, and the fuel economy, breaking resistance and breaking elongation tend to be lowered.
  • S-modified BR examples include those described in JP-A-2010-111753 and the like.
  • an alkoxy group is preferable as R 1 , R 2 and R 3 from the viewpoint that excellent fuel economy and breaking resistance can be obtained (preferably having 1 to 8 carbon atoms, more preferably carbon). 1 to 4 alkoxy groups).
  • R 4 and R 5 an alkyl group is preferable (preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms).
  • n is preferably 1 to 5, more preferably 2 to 4, and further preferably 3.
  • Specific examples of the compound represented by the formula (1) include 2-dimethylaminoethyltrimethoxysilane, 3-dimethylaminopropyltrimethoxysilane, 2-dimethylaminoethyltriethoxysilane, 3-dimethylaminopropyltriethoxysilane 2-diethylaminoethyltrimethoxysilane, 3-diethylaminopropyltrimethoxysilane, 2-diethylaminoethyltriethoxysilane, 3-diethylaminopropyltriethoxysilane and the like.
  • 3-dimethylaminopropyltrimethoxysilane, 3-dimethylaminopropyltriethoxysilane, and 3-diethylaminopropyltrimethoxysilane are preferable in that the above-mentioned performance can be improved well. These may be used alone or in combination of two or more.
  • butadiene rubber with the compound represented by the formula (1) As a method for modifying butadiene rubber with the compound represented by the formula (1), conventionally known methods such as the methods described in Japanese Patent Publication No. 6-53768 and Japanese Patent Publication No. 6-57767 can be used. For example, it can be modified by contacting butadiene rubber with the compound, and specifically, after preparation of butadiene rubber by anionic polymerization, a predetermined amount of the compound is added to the rubber solution to polymerize the terminal of butadiene rubber (activity And the like, and the like.
  • the vinyl content of the S-modified BR is preferably 35% by mass or less, more preferably 30% by mass or less. If the vinyl content exceeds 35% by mass, fuel economy may be reduced.
  • the lower limit of the vinyl content is not particularly limited, but is preferably 1% by mass or more, and more preferably 20% by mass or more. If the amount is less than 1% by mass, the heat resistance and the deterioration resistance may be reduced.
  • the weight average molecular weight (Mw) of the S-modified BR is preferably at least 100,000, more preferably at least 400,000. If it is less than 100,000, sufficient breaking strength and bending fatigue resistance may not be obtained. Mw is preferably 2,000,000 or less, more preferably 800,000 or less. If it exceeds 2,000,000, the processability may be reduced to cause dispersion failure, and a sufficient breaking strength may not be obtained.
  • the content of terminal-modified BR in 100% by mass of the rubber component is 7% by mass or more, preferably 25% by mass or more. If the amount is less than 7% by mass, sufficient fuel economy may not be obtained.
  • the content is 60% by mass or less, preferably 50% by mass or less. If it exceeds 60% by mass, the processability tends to decrease.
  • isoprene rubber examples include natural rubber (NR), isoprene rubber (IR), liquid isoprene rubber (L-IR), epoxidized natural rubber (ENR) and the like.
  • NR natural rubber
  • IR isoprene rubber
  • L-IR liquid isoprene rubber
  • EMR epoxidized natural rubber
  • preferred is NR from the viewpoint of obtaining good elongation at break and excellent roll processability.
  • NR and IR is more preferable in terms of obtaining better processability.
  • the NR and IR are not particularly limited, and those generally used in the tire industry can be used.
  • the content of isoprene-based rubber in 100% by mass of the rubber component is 20% by mass or more, preferably 30% by mass or more. If the amount is less than 20% by mass, the breaking elongation may not be sufficiently obtained.
  • the content is 70% by mass or less, preferably 60% by mass or less. If the amount is more than 70% by mass, fuel economy may be reduced.
  • the rubber composition of the present invention may use other rubber components in addition to the SPB-containing BR, the rare earth BR, the terminal modified BR and the isoprene rubber.
  • a rubber component which can be used for example, diene rubber such as styrene butadiene rubber (SBR), ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), butyl rubber (IIR), halogenated butyl rubber (X-IIR) and chloroprene rubber (CR) It can be mentioned.
  • the rubber composition of the present invention contains carbon black having a nitrogen adsorption specific surface area of 25 to 120 m 2 / g and / or silica having a nitrogen adsorption specific surface area of 70 to 250 m 2 / g.
  • the nitrogen adsorption specific surface area of carbon black is 25 m 2 / g or more, preferably 35 m 2 / g or more, and 120 m 2 / g or less, preferably 45 m 2 / g or less. If it is less than the lower limit, sufficient steering stability, breaking resistance, and elongation at break may not be obtained, and if it exceeds the upper limit, fuel economy tends to deteriorate.
  • the carbon black N 2 SA is determined according to JIS K 6217-2: 2001.
  • the nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of silica is 70 m 2 / g or more, preferably 75 m 2 / g or more, and 250 m 2 / g or less, preferably 200 m 2 / g or less. If it is less than the lower limit, sufficient steering stability, breaking resistance, and elongation at break may not be obtained, and if it exceeds the upper limit, fuel economy tends to deteriorate.
  • the N 2 SA of silica is a value measured by the BET method according to ASTM D3037-81.
  • the content of carbon black is preferably 10 parts by mass or more, more preferably 15 parts by mass or more, still more preferably 25 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component. It is preferably at least 30 parts by mass, particularly preferably at least 30 parts by mass. If the amount is less than 10 parts by mass, sufficient steering stability, breaking resistance and breaking elongation may not be obtained.
  • the content of carbon black is preferably 40 parts by mass or less, more preferably 38 parts by mass or less. If the amount is more than 40 parts by mass, sufficient fuel economy may not be obtained.
  • the content of silica is preferably 5 parts by mass or more, more preferably 10 parts by mass or more, with respect to 100 parts by mass of the rubber component. If the amount is less than 5 parts by mass, the effect of reducing tan ⁇ and improving the elongation at break by blending silica may not be sufficiently obtained.
  • the content of silica is preferably 40 parts by mass or less, more preferably 30 parts by mass or less. If the amount is more than 40 parts by mass, it is difficult to disperse the silica, and the processability may be deteriorated. In addition, the extruded material may shrink unevenly as it cools after extrusion, and the uniformity may deteriorate.
  • the total content of carbon black and silica is 20 parts by mass or more, preferably 30 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 steering stability may not be obtained.
  • the total content is 40 parts by mass or less, preferably 38 parts by mass or less. If the amount is more than 40 parts by mass, sufficient fuel economy may not be obtained.
  • the rubber composition contains the above-mentioned components, good steering stability, breaking resistance and breaking elongation can be obtained even with a small amount of carbon black and silica within the above range.
  • the carbon black may be used in combination of two carbon blacks (1) and (2) different in N 2 SA, which significantly improves the steering stability, the breaking resistance, the breaking elongation, and the spew breakage. Can be effectively suppressed.
  • the N 2 SA of carbon black (1) is preferably 25 to 50 m 2 / g
  • the N 2 SA of carbon black (2) is preferably 100 to 120 m 2 / g.
  • the content of the carbon black (1) is preferably 5 to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component because the above-mentioned improvement effect is favorably obtained.
  • the content of is preferably 5 to 30 parts by mass.
  • Silica is preferably used in combination with a silane coupling agent.
  • silane coupling agent any silane coupling agent conventionally used in combination with silica can be used in the rubber industry, and examples thereof include sulfides such as bis (3-triethoxysilylpropyl) disulfide, 3- Mercapto, such as mercaptopropyltrimethoxysilane, vinyl, such as vinyltriethoxysilane, amino, such as 3-aminopropyltriethoxysilane, glycidoxy of ⁇ -glycidoxypropyltriethoxysilane, 3-nitropropyltrimethoxy Examples thereof include nitros such as silanes and chloros such as 3-chloropropyltrimethoxysilane.
  • silane coupling agent is preferably 1 to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of silica.
  • the rubber composition of the present invention contains zinc oxide.
  • Zinc oxide has an effect of temporarily adsorbing sulfur and causing the vulcanization reaction to proceed gradually, and can suppress reversion.
  • zinc oxide combines with stearic acid to form zinc stearate (unsaturated fatty acid soap), and the zinc stearate blooms on the surface of spew to improve releasability. These actions can effectively suppress the occurrence of spew breakage.
  • the zinc oxide is not particularly limited, and those widely used in the tire industry can be used, and examples thereof include zinc oxide No. 1 to 3.
  • the content of zinc oxide is 3.6 parts by mass or more, preferably 3.8 parts by mass or more, per 100 parts by mass of the rubber component. If the amount is less than 3.6 parts by mass, reversion can not be sufficiently suppressed, and spew breakage tends to occur easily.
  • the content is 16 parts by mass or less, preferably 10 parts by mass or less. If it exceeds 16 parts by mass, sufficient breaking resistance and breaking elongation may not be ensured.
  • compounding agents conventionally used in the rubber industry such as stearic acid, resin, oil, various anti-aging agents, sulfur, vulcanization accelerator, mold release agent etc. It can be blended.
  • the rubber composition of the present invention preferably contains stearic acid.
  • stearic acid By blending stearic acid, the vulcanization reaction can be activated, and an appropriate crosslink density, and further, high E * can be obtained. Further, as described above, by using stearic acid and zinc oxide in combination, zinc stearate can be formed to improve releasability.
  • the stearic acid is not particularly limited, and those widely used in the tire industry can be used.
  • the content of stearic acid is preferably 1.5 parts by mass or more, more preferably 2.0 parts by mass or more, based on 100 parts by mass of the rubber component. If the amount is less than 1.5 parts by mass, the amount of zinc stearate produced is small, and there is a possibility that the releasability can not be sufficiently improved.
  • the content is preferably 4.0 parts by mass or less, more preferably 3.0 parts by mass or less. If it exceeds 4.0 parts by mass, reversion may easily occur.
  • the rubber composition of the present invention preferably contains a release agent.
  • the spew can be slippery in the spew hole, and spew breakage can be further suppressed.
  • a mold release agent a mixture of a fatty acid metal salt and a fatty acid amide or zinc stearate can be suitably used.
  • the content of the release agent is preferably 1 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component.
  • the rubber composition of the present invention preferably contains a resin.
  • the resin is not particularly limited, but a C5 petroleum resin is preferable because the effects of the present invention can be favorably obtained.
  • the C5 petroleum resin is an aliphatic petroleum resin mainly composed of olefins and diolefins in a C5 fraction obtained by naphtha decomposition.
  • the softening point of the above-mentioned resin is preferably 50 ° C. or more, more preferably 80 ° C. or more, preferably 150 ° C. or less, more preferably 120 ° C. or less.
  • the softening point is a temperature at which the softening point defined in JIS K 6220: 2001 is measured by a ring and ball type softening point measuring device and the sphere is lowered.
  • the content of the resin is preferably 0.5 parts by mass or more, and more preferably 1.5 parts by mass or more, with respect to 100 parts by mass of the rubber component. If the amount is less than 0.5 parts by mass, the effect of compounding the resin may not be sufficiently obtained. Further, the content is preferably 5 parts by mass or less, more preferably 2.5 parts by mass or less. If it exceeds 5 parts by mass, sufficient fuel economy tends not to be obtained.
  • the rubber composition of the present invention preferably contains a vulcanization accelerator.
  • the vulcanization accelerator is not particularly limited, and those widely used in the tire industry can be used, for example, N-tert-butyl-2-benzothiazolylsulfenamide (TBBS), N-cyclohexyl-2-benzo-z Thiazolylsulfenamide (CBS), N, N'-dicyclohexyl-2-benzothiazolylsulfenamide (DZ), mercaptobenzothiazole (MBT), dibenzothiazolyl disulfide (MBTS), diphenyl guanidine (DPG), etc.
  • TBBS can be preferably used.
  • the content of the vulcanization accelerator is preferably 0.1 to 1.8 parts by mass, and more preferably 0.5 to 1.8 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component, from the viewpoint that the effects of the present invention can be favorably obtained. It is 1.2 parts by mass.
  • the above-mentioned components are kneaded using a rubber kneading apparatus such as an open roll or a Banbury mixer and then vulcanized. It can be manufactured.
  • a rubber kneading apparatus such as an open roll or a Banbury mixer
  • spew breakage due to reversion tends to occur.
  • the vulcanization temperature is as low as about 160 ° C., spew breakage hardly occurs, but the production efficiency tends to be significantly reduced.
  • the rubber composition of the present invention can suppress the occurrence of spew breakage, it is difficult for the spew breakage to occur even when the vulcanizing temperature is set to 160 to 190 ° C. under conditions where reversion easily occurs. Can ensure good productivity.
  • the pneumatic tire of the present invention can be produced by the usual method using the above rubber composition. That is, the rubber composition is extruded at the unvulcanized stage according to the shape of the sidewall, molded by a usual method on a tire molding machine, and bonded together with other tire members to obtain an unvulcanized tire. Form.
  • the unvulcanized tire can be heated and pressurized in a vulcanizer to produce a tire.
  • NR TSR20 IR: IR 2200 manufactured by JSR Corporation End-modified BR1: BR 1250H manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.
  • End-modified BR2 (Tin-modified BR polymerized using a lithium initiator, vinyl content: 10 to 13% by mass, Mw / Mn: 1.5, tin atom content: 250 ppm)
  • End-modified BR2 N103 manufactured by Asahi Kasei Chemicals Corporation (modified BR polymerized using a lithium initiator, vinyl content: 12% by mass, Mw / Mn: 1.19, Mw: 550,000)
  • End-modified BR3 Modified butadiene rubber manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.
  • BR2 BUNA-CB22 (BR synthesized using an Nd-based catalyst, cis content: 97% by mass, vinyl content: 0.6% by mass, ML 1 + 4 (100 ° C.): 63, Mw / Mn: 1 made by LANXESS Corporation .60, Mw: 590,000, Mn: 370,000)
  • BR3 VCR 617 (SPB-containing BR, SPB content: 17% by mass, SPB melting point: 200 ° C., boiling n-hexane insoluble matter content: 15 to 18% by mass) manufactured by Ube Industries, Ltd.
  • Carbon black 1 Show black N220 (N 2 SA: 114 m 2 / g) manufactured by Cabot Japan Ltd.
  • Carbon black 2 Show black N 550 (N 2 SA: 40 m 2 / g) manufactured by Cabot Japan Ltd.
  • Silica 1 EVonic Degussa VN 3 (N 2 SA: 175 m 2 / g)
  • Silica 2 Rhodia Z1085 Gr (N 2 SA: 90 m 2 / g)
  • Oil VivaTec 500 (TDAE oil) manufactured by H & R Ltd.
  • Zinc oxide Zinc flower 2 type stearic acid manufactured by Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd .: Release agent manufactured by NOF Corporation 1: WB16 (fatty acid metal salt (fatty acid metal salt (fatty acid calcium)) and fatty acid amide blend)
  • Release agent 2 Zinc stearate wax manufactured by NOF Corporation: Ozo Ace 0355 manufactured by Nippon Seiwa Co., Ltd.
  • Antiaging agent 6PPD Antigen 6C (N-phenyl-N '-(1,3-dimethylbutyl) -p-phenylenediamine) manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd. 10% oil-containing insoluble sulfur: Seimisulfur (insoluble sulfur 60% or more of insoluble matter due to carbon disulfide, oil content: 10% by mass) (manufactured by Nippon Denryo Kogyo Co., Ltd.) (values in Tables 1 and 2 are pure sulfur content) Show) Vulcanization accelerator TBBS: Noccellar NS (N-tert-butyl-2-benzothiazolylsulfenamide) manufactured by Ouchi Shinko Chemical Co., Ltd.
  • the smoothest edge is the best in the edge state, and with regard to the degree of burning of the rubber, in a 2 mm sheet of 15 cm square cut out from the above-mentioned molded article, a state without unevenness due to pits burned rubber lumps With respect to the flatness, the state in which the sheet was flat and in close contact with the flat plate was evaluated as good.
  • carbon black and / or silica having a specific nitrogen adsorption specific surface area and a predetermined amount of zinc oxide are respectively blended with the rubber component contained, fuel economy, steering stability, breaking resistance, elongation at break
  • the processability was improved in a well-balanced manner, and the occurrence of spew was also suppressed.
  • Example 1 using tin-modified BR as the terminal-modified BR was significantly improved in fuel economy as compared with Examples 19 and 20 using other terminal-modified BR.
  • the comparative example was inferior in performance as compared with the example because any component was out of the specific range. In addition, there was a performance that did not reach the target value, and the balance of performance was bad.

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Abstract

本発明は、低燃費性、操縦安定性、破断抗力、破断伸び及び加工性をバランス良く改善し、更に、タイヤのデモールド時におけるスピュー切れの発生を抑制できるサイドウォール用ゴム組成物、及びそれを用いた空気入りタイヤを提供する。 本発明は、ゴム成分100質量%中、1,2-シンジオタクチックポリブタジエン結晶を含むブタジエンゴム及び希土類系触媒を用いて合成されたブタジエンゴムの合計含有量が5~60質量%、末端変性ブタジエンゴムの含有量が7~60質量%、イソプレン系ゴムの含有量が20~70質量%であり、上記ゴム成分100質量部に対して、窒素吸着比表面積25~120m/gのカーボンブラック及び窒素吸着比表面積70~250m/gのシリカの合計含有量が20~40質量部、酸化亜鉛の含有量が3.6~16質量部であるサイドウォール用ゴム組成物に関する。

Description

サイドウォール用ゴム組成物及び空気入りタイヤ
本発明は、サイドウォール用ゴム組成物、及びそれを用いた空気入りタイヤに関する。
自動車用タイヤのサイドウォールに用いるゴム組成物に対して、低燃費性に優れることが求められている。低燃費性を改善する方法として、変性剤により変性されたブタジエンゴム、ネオジム系触媒を用いて合成された、シス含量が95質量%以上で、かつビニル含量が1質量%以下のネオジム系ブタジエンゴムや、ハイブリッド架橋剤を使用する方法などが知られている。しかし、近年では、低燃費性の更なる改善が求められている。
シリカやカーボンブラックなどの補強用充填剤(フィラー)を減量することにより、tanδが低下し、低燃費性を更に改善できるが、この場合、複素弾性率E*も低下するため、操縦安定性、破断抗力、破断伸びが低下してしまう傾向がある。
E*を高める方法として、ポリエチレンテレフタレート、粉細紙繊維、アラミド繊維などの微小繊維を使用することが知られているが、該微小繊維はゴムマトリックスと結合していないため、切り欠きや破壊の起点となるおそれがあり、耐亀裂成長性の点で問題がある。高粘度の高シスブタジエンゴムを用いることでもE*を高めることが可能であるが、この場合、フィラーが分散しにくくなり、低燃費性が悪化する傾向がある。フィラーを減量した場合、混練トルクが小さくなるため、フィラーを良好に分散させることは更に困難となる傾向がある。
また、フィラーを減量した場合、上述のE*の低下以外に、ゴム組成物の押出し時、押出機の吐出口にゴム組成物が密着したり、押出し後のゴム組成物のエッジが整わないなど、加工性(押出し加工性)が悪化する傾向もある。
従って、低燃費性、操縦安定性、破断抗力、破断伸び及び加工性をバランスよく改善する方法が求められている。
特許文献1では、1,2-シンジオタクチックポリブタジエン結晶を含むブタジエンゴム、天然ゴムなどを使用することにより低燃費性、耐亀裂成長性などを改善する方法が提案されているが、低燃費性、操縦安定性、破断抗力、破断伸び及び加工性を同時に満足させる技術は未だに存在しない。
特開2006-63143号公報
本発明は、前記課題を解決し、低燃費性、操縦安定性、破断抗力、破断伸び及び加工性をバランス良く改善し、更に、タイヤのデモールド時におけるスピュー切れの発生を抑制できるサイドウォール用ゴム組成物、及びそ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、ゴム成分100質量%中、1,2-シンジオタクチックポリブタジエン結晶を含むブタジエンゴム及び希土類系触媒を用いて合成されたブタジエンゴムの合計含有量が5~60質量%、末端変性ブタジエンゴムの含有量が7~60質量%、イソプレン系ゴムの含有量が20~70質量%であり、上記ゴム成分100質量部に対して、窒素吸着比表面積25~120m/gのカーボンブラック及び窒素吸着比表面積70~250m/gのシリカの合計含有量が20~40質量部、酸化亜鉛の含有量が3.6~16質量部であるサイドウォール用ゴム組成物に関する。
上記カーボンブラックの窒素吸着比表面積が25~45m/gであり、上記ゴム成分100質量部に対して、上記カーボンブラックの含有量が15~38質量部であることが好ましい。
上記ゴム成分100質量%中、上記1,2-シンジオタクチックポリブタジエン結晶を含むブタジエンゴム及び上記希土類系触媒を用いて合成されたブタジエンゴムの合計含有量が10~40質量%、上記末端変性ブタジエンゴムの含有量が25~50質量%、上記イソプレン系ゴムの含有量が30~60質量%であることが好ましい。
上記末端変性ブタジエンゴムがスズ変性ブタジエンゴムであることが好ましい。
上記ゴム組成物は、生産効率とタイヤ性能の両立の面から、160~190℃の加硫温度で加硫して得られるものであることが好ましい。
本発明はまた、上記ゴム組成物を用いて作製したサイドウォールを有する空気入りタイヤに関する。
本発明によれば、1,2-シンジオタクチックポリブタジエン結晶を含むブタジエンゴム及び/又は希土類系触媒を用いて合成されたブタジエンゴムと、末端変性ブタジエンゴムと、イソプレン系ゴムとを特定の比率で含有するゴム成分に対して、特定の窒素吸着比表面積を有するカーボンブラック及び/又はシリカと、酸化亜鉛とをそれぞれ所定量配合したサイドウォール用ゴム組成物であるので、低燃費性、操縦安定性、破断抗力及び破断伸びがバランス良く改善された空気入りタイヤを提供できる。また、良好な加工性を有するとともに、タイヤのデモールド時におけるスピュー切れの発生を抑制し、金型メンテナンスの回数を削減できるため、生産性にも優れている。
本発明のゴム組成物は、ゴム成分100質量部に対して、窒素吸着比表面積25~120m/gのカーボンブラック及び窒素吸着比表面積70~250m/gのシリカの合計含有量が20~40質量部、酸化亜鉛の含有量が3.6~16質量部であり、上記ゴム成分100質量%中、1,2-シンジオタクチックポリブタジエン結晶を含むブタジエンゴム(SPB含有BR)及び希土類系触媒を用いて合成されたブタジエンゴム(希土類系BR)の合計含有量が5~60質量%、末端変性ブタジエンゴム(末端変性BR)の含有量が7~60質量%、イソプレン系ゴムの含有量が20~70質量%である。上記配合にすることにより、低燃費性、操縦安定性、破断抗力及び加工性をバランス良く改善し、更に、タイヤのデモールド時におけるスピュー切れの発生を抑制できる。
カーボンブラック及びシリカの合計含有量が少ない場合、上述したように、E*の低下により、操縦安定性、破断抗力、破断伸びが低下する傾向がある。これに対し、本発明のゴム組成物は、カーボンブラック及びシリカの合計含有量を少なくするとともに、末端変性BRを配合することにより、低燃費性を改善することができ、これと同時に、SPB含有BR及び/又は希土類系BRを配合することで、E*が向上し、良好な操縦安定性、破断抗力、破断伸びを確保することができ、更に、良好な加工性も得られる。
また、カーボンブラック及びシリカの合計含有量が少ない場合、破断抗力、破断伸びの低下により、タイヤモールドに設置した空気抜き用のベントホールやベントピースで形成される細長いスピューが、タイヤのデモールド時(タイヤが金型から外れる際)に切れ易くなる場合がある。デモールド時にスピューが切れてしまうと、スピュー穴が塞がってしまうため、次のタイヤを加硫した際、生カバーと金型の隙間のトラップエアーが流れる余地がなくなり、金型から生カバーへの熱伝導が効率良く進まず、生焼け現象と呼ばれる外観不良が発生する。生焼け現象が発生すると、バフ修正、再ペイント、焼付け修理などの工程が必要となり、生産性を阻害する。また、スピュー穴の清掃は、タイヤモールドを一旦プレスから取り外し、電気スクリューや高圧水を用いて行うため、生産性を大きく阻害する。従って、生産性の点から、タイヤのデモールド時におけるスピュー切れの発生を抑制することが重要である。
スピュー切れの発生を抑制するためには、タイヤがデモールドする際の温度に相当する120~160℃程度の温度範囲で適度な破断伸び及び破断抗力を有すること、離型性(スピュー穴での滑り易さ)に優れることが必要となる。これに対し、本発明のゴム組成物は、SPB含有BR及び/又は希土類系BRによって良好な破断抗力、破断伸びを確保しつつ、イソプレン系ゴムによって更に破断伸びを向上させるとともに、酸化亜鉛を増量し、リバージョンを防止する効果と、離型性とを向上させることにより、タイヤのデモールド時におけるスピュー切れの発生を効果的に抑制することができる。
本発明のゴム組成物は、SPB含有BR及び/又は希土類系BRを含有する。
SPB含有BRとしては、タイヤ製造における汎用品を使用できるが、前述の性能が良好に得られるという点から、1,2-シンジオタクチックポリブタジエン結晶がBRと化学結合し、分散しているものが好ましい。スピュー穴の中でゴム組成物中の1,2-シンジオタクチックポリブタジエン結晶が整列することで、ゴム組成物の硬さや強度が向上し、タイヤのデモールド時のスピュー切れの発生を効果的に抑制できる。
1,2-シンジオタクチックポリブタジエン結晶の融点は、好ましくは180℃以上、より好ましくは190℃以上であり、また、好ましくは220℃以下、より好ましくは210℃以下である。下限未満では、SPB含有BRによる操縦安定性、破断抗力、破断伸びの改善効果が充分に得られないおそれがあり、上限を超えると、加工性が悪化する傾向がある。
SPB含有BR中において、1,2-シンジオタクチックポリブタジエン結晶の含有量(沸騰n-ヘキサン不溶物の含有量)は、好ましくは2.5質量%以上、より好ましくは10質量%以上である。2.5質量%未満では、補強効果(E*)が充分でないおそれがある。該含有量は好ましくは20質量%以下、より好ましくは18質量%以下である。20質量%を超えると、加工性が悪化する傾向がある。
希土類系BRは希土類元素系触媒を用いて合成されたブタジエンゴムであり、シス含量が高く、かつビニル含量が低いという特徴を有している。希土類系BRとしては、タイヤ製造における汎用品を使用できる。
希土類系BRの合成に使用される希土類元素系触媒としては、公知のものを使用でき、例えば、ランタン系列希土類元素化合物、有機アルミニウム化合物、アルミノキサン、ハロゲン含有化合物、必要に応じてルイス塩基を含む触媒が挙げられる。中でも、ランタン系列希土類元素化合物としてネオジム(Nd)含有化合物を用いたNd系触媒が特に好ましい。
ランタン系列希土類元素化合物としては、原子番号57~71の希土類金属のハロゲン化物、カルボン酸塩、アルコラート、チオアルコラート、アミド等が挙げられる。中でも、前述のとおり、Nd系触媒の使用が高シス含量、低ビニル含量のBRが得られる点で好ましい。
有機アルミニウム化合物としては、AlR(式中、R、R、Rは、同一若しくは異なって、水素又は炭素数1~8の炭化水素基を表す。)で表されるものを使用できる。アルミノキサンとしては、鎖状アルミノキサン、環状アルミノキサンが挙げられる。ハロゲン含有化合物としては、AlX 3-k(式中、Xはハロゲン、Rは炭素数1~20のアルキル基、アリール基又はアラルキル基、kは1、1.5、2又は3を表す。)で表されるハロゲン化アルミニウム;MeSrCl、MeSrCl、MeSrHCl、MeSrClなどのストロンチウムハライド;四塩化ケイ素、四塩化錫、四塩化チタン等の金属ハロゲン化物が挙げられる。ルイス塩基は、ランタン系列希土類元素化合物を錯体化するのに用いられ、アセチルアセトン、ケトン、アルコール等が好適に用いられる。
希土類元素系触媒は、ブタジエンの重合の際に、有機溶媒(n-ヘキサン、シクロヘキサン、n-ヘプタン、トルエン、キシレン、ベンゼン等)に溶解した状態で用いても、シリカ、マグネシア、塩化マグネシウム等の適当な担体上に担持させて用いてもよい。重合条件としては、溶液重合又は塊状重合のいずれでもよく、好ましい重合温度は-30~150℃であり、重合圧力は他の条件に依存して任意に選択してもよい。
希土類系BRは、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)が好ましくは1.2以上、より好ましくは1.5以上である。1.2未満であると、加工性が悪化する傾向がある。該Mw/Mnは、好ましくは5以下、より好ましくは4以下である。5を超えると、操縦安定性、破断抗力、破断伸びの改善効果が少なくなる傾向がある。
希土類系BRのMwは、好ましくは30万以上、より好ましくは50万以上であり、また、好ましくは150万以下、より好ましくは120万以下である。更に、希土類系BRのMnは、好ましくは10万以上、より好ましくは15万以上であり、また、好ましくは100万以下、より好ましくは80万以下である。MwやMnが下限未満であると、操縦安定性、破断抗力、破断伸び、低燃費性が低下する傾向がある。上限を超えると、加工性の悪化が懸念される。
なお、本明細書において、重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)(東ソー(株)製GPC-8000シリーズ、検出器:示差屈折計、カラム:東ソー(株)製のTSKGEL SUPERMULTIPORE HZ-M)による測定値を基に標準ポリスチレン換算により求めることができる。
希土類系BRのシス含量は、好ましくは90質量%以上、より好ましくは93質量%以上、更に好ましくは95質量%以上である。90質量%未満であると、操縦安定性、破断抗力、破断伸び、低燃費性が低下するおそれがある。
なお、シス含量は、赤外吸収スペクトル分析法によって測定できる。
希土類系BRのビニル含量は、好ましくは1.8質量%以下、より好ましくは1.0質量%以下、更に好ましくは0.5質量%以下、特に好ましくは0.3質量%以下である。1.8質量%を超えると、操縦安定性、破断抗力、破断伸びが低下するおそれがある。
なお、ビニル含量は、赤外吸収スペクトル分析法によって測定できる。
本発明のゴム組成物がSPB含有BRを含有する場合、ゴム成分100質量%中のSPB含有BRの含有量は、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、操縦安定性、破断抗力、破断伸びが充分に得られないおそれがある。該含有量は、好ましくは60質量%以下、より好ましくは40質量%以下、更に好ましくは30質量%以下である。60質量%を超えると、充分な低燃費性が得られないおそれがある。
本発明のゴム組成物が希土類系BRを含有する場合、ゴム成分100質量%中の希土類系BRの含有量は、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、操縦安定性、破断抗力、破断伸びが充分に得られないおそれがある。該含有量は、好ましくは60質量%以下、より好ましくは50質量%以下である。60質量%を超えると、充分な低燃費性が得られないおそれがある。
ゴム成分100質量%中のSPB含有BR及び希土類系BRの合計含有量は、5質量%以上、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。5質量%未満であると、操縦安定性、破断抗力、破断伸びが充分に得られないおそれがある。該合計含有量は、60質量%以下、好ましくは40質量%以下、より好ましくは30質量%以下である。60質量%を超えると、充分な低燃費性が得られないおそれがある。
本発明のゴム組成物は、末端変性BRを含有する。末端変性BRとしては特に限定されず、使用できる充填剤の種類(カーボンブラック、シリカなど)に応じて選択できるが、優れた低燃費性が得られるという理由から、スズ変性ブタジエンゴム(スズ変性BR)、下記式(1)で表される化合物により変性された変性ブタジエンゴム(S変性BR)が好ましく、スズ変性BRがより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
 
(式(1)中、R、R及びRは、同一若しくは異なって、アルキル基、アルコキシ基、シリルオキシ基、アセタール基、カルボキシル基(-COOH)、メルカプト基(-SH)又はこれらの誘導体を表す。R及びRは、同一若しくは異なって、水素原子又はアルキル基を表す。nは整数を表す。)
上記スズ変性BRとしては特に限定されないが、リチウム開始剤により重合され、スズ原子の含有量が50~3000ppm、ビニル含量が5~50質量%、分子量分布が2以下のスズ変性BRが好ましい。
上記スズ変性BR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後、スズ化合物を添加することにより得られ、更に該スズ変性BR分子の末端はスズ-炭素結合で結合されていることが好ましい。
リチウム開始剤としては、アルキルリチウム、アリールリチウムなどのリチウム系化合物が挙げられる。スズ化合物としては、四塩化スズ、ブチルスズトリクロライドなどが挙げられる。
スズ変性BRのスズ原子の含有量は、好ましくは50ppm以上である。50ppm未満では、tanδが増大する傾向がある。また、スズ原子の含有量は、好ましくは3000ppm以下、より好ましくは300ppm以下である。3000ppmを超えると、混練り物の加工性が悪化する傾向がある。
スズ変性BRの分子量分布(Mw/Mn)は、好ましくは2以下である。Mw/Mnが2を超えると、tanδが増大する傾向がある。分子量分布の下限は特に限定されないが、1以上であることが好ましい。
スズ変性BRのビニル含量は、好ましくは5質量%以上である。5質量%未満では、スズ変性BRの製造が困難である。該ビニル含量は好ましくは50質量%以下、より好ましくは20質量%以下である。50質量%を超えると、カーボンブラックの分散性が悪く、低燃費性、破断抗力、破断伸びが低下する傾向がある。
上記S変性BRとしては、特開2010-111753号公報などに記載されているものが挙げられる。
式(1)において、優れた低燃費性、破断抗力が得られるという点から、R、R及びRとしてはアルコキシ基が好適である(好ましくは炭素数1~8、より好ましくは炭素数1~4のアルコキシ基)。R及びRとしてはアルキル基が好適である(好ましくは炭素数1~3のアルキル基)。nは、好ましくは1~5、より好ましくは2~4、更に好ましくは3である。好ましい化合物を使用することにより、本発明の効果が良好に得られる。
式(1)で表される化合物の具体例としては、2-ジメチルアミノエチルトリメトキシシラン、3-ジメチルアミノプロピルトリメトキシシラン、2-ジメチルアミノエチルトリエトキシシラン、3-ジメチルアミノプロピルトリエトキシシラン、2-ジエチルアミノエチルトリメトキシシラン、3-ジエチルアミノプロピルトリメトキシシラン、2-ジエチルアミノエチルトリエトキシシラン、3-ジエチルアミノプロピルトリエトキシシランなどが挙げられる。中でも、前述の性能を良好に改善できる点から、3-ジメチルアミノプロピルトリメトキシシラン、3-ジメチルアミノプロピルトリエトキシシラン、3-ジエチルアミノプロピルトリメトキシシランが好ましい。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。
式(1)で表される化合物によるブタジエンゴムの変性方法としては、特公平6-53768号公報、特公平6-57767号公報などに記載されている方法など、従来公知の手法を使用できる。例えば、ブタジエンゴムと該化合物とを接触させることで変性でき、具体的には、アニオン重合によるブタジエンゴムの調製後、該ゴム溶液中に該化合物を所定量添加し、ブタジエンゴムの重合末端(活性末端)と該化合物とを反応させる方法などが挙げられる。
上記S変性BRのビニル含量は、好ましくは35質量%以下、より好ましくは30質量%以下である。ビニル含量が35質量%を超えると、低燃費性が低下するおそれがある。上記ビニル含量の下限は特に限定されないが、好ましくは1質量%以上、より好ましくは20質量%以上である。1質量%未満であると、耐熱性、耐劣化性が低下するおそれがある。
上記S変性BRの重量平均分子量(Mw)は、好ましくは10万以上、より好ましくは40万以上である。10万未満であると、充分な破壊強度及び耐屈曲疲労性が得られないおそれがある。Mwは、好ましくは200万以下、より好ましくは80万以下である。200万を超えると、加工性が低下して分散不良を引き起こし、充分な破壊強度が得られないおそれがある。
ゴム成分100質量%中の末端変性BRの含有量は、7質量%以上、好ましくは25質量%以上である。7質量%未満であると、充分な低燃費性が得られないおそれがある。該含有量は、60質量%以下、好ましくは50質量%以下である。60質量%を超えると、加工性が低下する傾向がある。
イソプレン系ゴムとしては、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、液状イソプレンゴム(L-IR)、エポキシ化天然ゴム(ENR)などが挙げられる。中でも、良好な破断時伸びが得られ、ロール加工性に優れるという点からNRが好ましい。また、より優れた加工性が得られるという点からNR及びIRの併用がより好ましい。NR、IRとしては特に限定されず、タイヤ工業において一般的なものを使用できる。
ゴム成分100質量%中のイソプレン系ゴムの含有量は、20質量%以上、好ましくは30質量%以上である。20質量%未満であると、破断伸びが充分に得られないおそれがある。該含有量は、70質量%以下、好ましくは60質量%以下である。70質量%を超えると、低燃費性が低下するおそれがある。
本発明のゴム組成物は、SPB含有BR、希土類系BR、末端変性BR及びイソプレン系ゴム以外に、他のゴム成分を使用してもよい。使用できるゴム成分としては、例えば、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(IIR)、ハロゲン化ブチルゴム(X-IIR)、クロロプレンゴム(CR)などのジエン系ゴムが挙げられる。
本発明のゴム組成物は、窒素吸着比表面積25~120m/gのカーボンブラック及び/又は窒素吸着比表面積70~250m/gのシリカを含有する。
カーボンブラックの窒素吸着比表面積は、25m/g以上、好ましくは35m/g以上であり、120m/g以下、好ましくは45m/g以下である。下限未満であると充分な操縦安定性、破断抗力、破断伸びが得られないおそれがあり、上限を超えると低燃費性が悪化する傾向がある。
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。
シリカの窒素吸着比表面積(NSA)は、70m/g以上、好ましくは75m/g以上であり、250m/g以下、好ましくは200m/g以下である。下限未満であると充分な操縦安定性、破断抗力、破断伸びが得られないおそれがあり、上限を超えると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法で測定される値である。
本発明のゴム組成物がカーボンブラックを含有する場合、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10質量部以上、より好ましくは15質量部以上、更に好ましくは25質量部以上、特に好ましくは30質量部以上である。10質量部未満であると、充分な操縦安定性、破断抗力、破断伸びが得られないおそれがある。カーボンブラックの含有量は、好ましくは40質量部以下、より好ましくは38質量部以下である。40質量部を超えると、充分な低燃費性が得られないおそれがある。
本発明のゴム組成物がシリカを含有する場合、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5質量部以上、より好ましくは10質量部以上である。5質量部未満であると、シリカを配合することによるtanδ低減や破断伸び向上の効果が充分に得られないおそれがある。シリカの含有量は、好ましくは40質量部以下、より好ましくは30質量部以下である。40質量部を超えると、シリカが分散しにくくなり、加工性が悪化するおそれがある。また、押出し後冷却につれて押出し物が不均一にシュリンクし、ユニフォミティーが悪化するおそれがある。
カーボンブラック及びシリカの合計含有量は、ゴム成分100質量部に対して、20質量部以上、好ましくは30質量部以上である。20質量部未満では、充分な操縦安定性が得られないおそれがある。該合計含有量は、40質量部以下、好ましくは38質量部以下である。40質量部を超えると、充分な低燃費性が得られないおそれがある。
なお、上記ゴム組成物は、前述の成分を含有するため、上記範囲内のような少量のカーボンブラック及びシリカであっても、良好な操縦安定性、破断抗力、破断伸びが得られる。
カーボンブラックは、NSAの異なる2種のカーボンブラック(1)及び(2)を併用してもよく、これにより、操縦安定性、破断抗力、破断伸びが顕著に改善し、また、スピュー切れの発生を効果的に抑制できる。この場合、カーボンブラック(1)のNSAは25~50m/gが好ましく、カーボンブラック(2)のNSAは100~120m/gが好ましい。ここで、カーボンブラック(1)の含有量は、前述の改善効果が良好に得られるという理由から、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは5~30質量部であり、カーボンブラック(2)の含有量は好ましくは5~30質量部である。
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、ゴム工業において、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、例えば、ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィドなどのスルフィド系、3-メルカプトプロピルトリメトキシシランなどのメルカプト系、ビニルトリエトキシシランなどのビニル系、3-アミノプロピルトリエトキシシランなどのアミノ系、γ-グリシドキシプロピルトリエトキシシランのグリシドキシ系、3-ニトロプロピルトリメトキシシランなどのニトロ系、3-クロロプロピルトリメトキシシランなどのクロロ系などが挙げられる。中でも、スルフィド系が好ましく、ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィドがより好ましい。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1~15質量部である。上記範囲内であると、低燃費性、操縦安定性及び加工性をバランス良く改善できる。
本発明のゴム組成物は、酸化亜鉛を含有する。酸化亜鉛は、硫黄を一旦吸着し、加硫反応を緩やかに進行させる効果があり、リバージョンを抑制することができる。また、酸化亜鉛は、ステアリン酸と結合することで、ステアリン酸亜鉛(不飽和脂肪酸石鹸)を形成し、該ステアリン酸亜鉛がスピュー表面にブルームすることで、離型性を向上できる。これらの作用により、スピュー切れの発生を効果的に抑制できる。酸化亜鉛としては特に限定されず、タイヤ工業において汎用されているものを使用でき、例えば、酸化亜鉛1~3号などが挙げられる。
酸化亜鉛の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、3.6質量部以上、好ましくは3.8質量部以上である。3.6質量部未満では、リバージョンを充分に抑制できず、スピュー切れが発生し易くなる傾向がある。該含有量は、16質量部以下、好ましくは10質量部以下である。16質量部を超えると、充分な破断抗力、破断伸びを確保できないおそれがある。
上記ゴム組成物には、前記成分以外にも、従来ゴム工業で使用される配合剤、例えば、ステアリン酸、レジン、オイル、各種老化防止剤、硫黄、加硫促進剤、離型剤などを適宜配合できる。
本発明のゴム組成物は、ステアリン酸を含有することが好ましい。ステアリン酸を配合することで、加硫反応が活性化され、適切な架橋密度、更には、高いE*を得ることができる。また、上述したように、ステアリン酸と酸化亜鉛とを併用することで、ステアリン酸亜鉛を形成し、離型性を向上できる。ステアリン酸としては特に限定されず、タイヤ工業において汎用されているものを使用できる。
ステアリン酸の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは1.5質量部以上、より好ましくは2.0質量部以上である。1.5質量部未満では、ステアリン酸亜鉛の生成量が少なく、離型性を充分に改善できないおそれがある。該含有量は、好ましくは4.0質量部以下、より好ましくは3.0質量部以下である。4.0質量部を超えると、リバージョンが発生し易くなるおそれがある。
本発明のゴム組成物は、離型剤を含有することが好ましい。離型剤を配合することで、スピュー穴内でスピューを滑り易くし、スピュー切れの発生をより抑制できる。離型剤としては、脂肪酸金属塩と脂肪酸アミドとの混合物や、ステアリン酸亜鉛を好適に使用できる。離型剤の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは1~5質量部である。
本発明のゴム組成物は、レジンを含有することが好ましい。レジンとしては特に限定されないが、本発明の効果が良好に得られるという理由から、C5系石油樹脂が好ましい。C5系石油樹脂とは、ナフサ分解によって得られるC5留分中のオレフィン、ジオレフィン類を主原料とする脂肪族系石油樹脂である。
上記レジンの軟化点は、好ましくは50℃以上、よリ好ましくは80℃以上であり、好ましくは150℃以下、より好ましくは120℃以下である。上記範囲内であると、低燃費性、操縦安定性、破断抗力、破断伸び及び加工性をバランス良く改善できる。
なお、本明細書において、軟化点とは、JIS K6220:2001に規定される軟化点を環球式軟化点測定装置で測定し、球が降下した温度である。
上記レジンの含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.5質量部以上、より好ましくは1.5質量部以上である。0.5質量部未満では、レジンを配合した効果が充分に得られないおそれがある。また、該含有量は、好ましくは5質量部以下、より好ましくは2.5質量部以下である。5質量部を超えると、充分な低燃費性が得られない傾向がある。
本発明のゴム組成物は、加硫促進剤を含有することが好ましい。加硫促進剤としては特に限定されず、タイヤ工業において汎用されているものを使用でき、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(DZ)、メルカプトベンゾチアゾール(MBT)、ジベンゾチアゾリルジスルフィド(MBTS)、ジフェニルグアニジン(DPG)などが挙げられ、TBBSを好適に使用できる。本発明の効果が良好に得られるという点から、加硫促進剤の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.1~1.8質量部、より好ましくは0.5~1.2質量部である。
本発明のゴム組成物の製造方法としては、公知の方法を用いることができ、例えば、前記各成分をオープンロール、バンバリーミキサーなどのゴム混練装置を用いて混練し、その後加硫する方法などにより製造できる。加硫温度が高いほど、加硫時間を短くでき、生産性を向上できるが、リバージョンに起因するスピュー切れが発生し易くなる傾向がある。一方、加硫温度を160℃未満程度の低温にすると、スピュー切れは発生しにくいが、生産効率が著しく低下する傾向がある。これに対し、本発明のゴム組成物は、スピュー切れの発生を抑制できるため、加硫温度を160~190℃というリバージョンが生じ易い条件にした場合であっても、スピュー切れが発生しにくく、良好な生産性を確保することができる。
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によって製造できる。すなわち、ゴム組成物を未加硫の段階でサイドウォールの形状に合わせて押し出し加工し、タイヤ成形機上にて通常の方法にて成形し、他のタイヤ部材とともに貼り合わせ、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してタイヤを製造できる。
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、実施例及び比較例で使用した各種薬品について、まとめて説明する。
NR:TSR20
IR:JSR(株)製のIR2200
末端変性BR1:日本ゼオン(株)製のBR1250H(リチウム開始剤を用いて重合したスズ変性BR、ビニル含量:10~13質量%、Mw/Mn:1.5、スズ原子の含有量:250ppm)
末端変性BR2:旭化成ケミカルズ(株)製のN103(リチウム開始剤を用いて重合した変性BR、ビニル含量:12質量%、Mw/Mn:1.19、Mw:55万)
末端変性BR3:住友化学(株)製の変性ブタジエンゴム(リチウム開始剤を用いて重合したS変性BR、ビニル含量:26質量%、Mw/Mn:1.34、Mw:67万)(R、R及びR=-OCH、R及びR=-CHCH、n=3)
BR1:宇部興産(株)製のBR150B(ハイシスBR)
BR2:ランクセス社製のBUNA-CB22(Nd系触媒を用いて合成したBR、シス含量:97質量%、ビニル含量:0.6質量%、ML1+4(100℃):63、Mw/Mn:1.60、Mw:59万、Mn:37万)
BR3:宇部興産(株)製のVCR617(SPB含有BR、SPBの含有量:17質量%、SPBの融点:200℃、沸騰n-ヘキサン不溶物の含有量:15~18質量%)
カーボンブラック1:キャボットジャパン(株)製のショウブラックN220(NSA:114m/g)
カーボンブラック2:キャボットジャパン(株)製のショウブラックN550(NSA:40m/g)
シリカ1:エボニックデグッサ社製のVN3(NSA:175m/g)
シリカ2:ローディア社製のZ1085Gr(NSA:90m/g)
シランカップリング剤:エボニックデグッサ社製のSi75(ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド)
レジン:丸善石油化学(株)製のマルカレッツT-100AS(C5系石油樹脂:ナフサ分解によって得られるC5留分中のオレフィン、ジオレフィン類を主原料とする脂肪族系石油樹脂)(軟化点:100℃)
オイル:H&R(株)製のVivaTec500(TDAEオイル)
酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)製の亜鉛華2種
ステアリン酸:日油(株)製の椿
離型剤1:ストラクトール社製のWB16(脂肪酸金属塩(脂肪酸カルシウム)と脂肪酸アミドとの混合物)
離型剤2:日油(株)製のステアリン酸亜鉛
ワックス:日本精蝋(株)製のオゾエース0355
老化防止剤6PPD:住友化学(株)製のアンチゲン6C(N-フェニル-N’-(1,3-ジメチルブチル)-p-フェニレンジアミン)
10%オイル含有不溶性硫黄:日本乾溜工業(株)製のセイミサルファー(二硫化炭素による不溶物60%以上の不溶性硫黄、オイル分:10質量%)(表1、2の値は、純硫黄分量を示す)
加硫促進剤TBBS:大内新興化学工業(株)製のノクセラーNS(N-tert-ブチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド)
実施例及び比較例
表1、2に示す配合に従って、1.7L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薬品を混練りした。次に、オープンロールを用いて、得られた混練り物に硫黄及び加硫促進剤を添加して練り込み、未加硫ゴム組成物を得た。
得られた未加硫ゴム組成物をプレス加硫し、加硫ゴム組成物を得た。
得られた未加硫ゴム組成物をサイドウォールに用いて未加硫タイヤを作製し、加硫することで、試験用タイヤ(サイズ:245/40R18)を作製した。
なお、加硫温度(タイヤ金型設定温度)は表1、2に示す条件とした。
得られた未加硫ゴム組成物、加硫ゴム組成物及び試験用タイヤを下記により評価し、結果を表1、2に示した。
(粘弾性試験)
(株)岩本製作所製の粘弾性スペクトロメータVESを用いて、温度70℃、周波数10Hz、初期伸縮歪10%及び動歪2%の条件下で、上記加硫ゴム組成物の複素弾性率E*(MPa)及び損失正接tanδを測定した。E*が大きいほど剛性が高く、操縦安定性に優れることを示し、tanδが小さいほど発熱が少なく、低燃費性に優れることを示す。
(引張試験)
上記加硫ゴム組成物からなる3号ダンベル型試験片を用いて、JIS K 6251:2010「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム-引張特性の求め方」に準じて、常温にて引張試験を実施し、破断伸びEB(%)及び破断抗力TB(MPa)を測定した。
(スピュー切れ評価)
上記試験用タイヤのデモールド時にサイドウォールに発生したスピュー切れの数をタイヤ本数100本以上についてカウントし、以下の計算式により、各配合のスピュー切れの発生数を指数表示した。指数が大きいほど、スピュー切れが発生しにくいことを示す。
(スピュー切れ発生指数)=(実施例13のスピュー切れ発生数)/(各配合のスピュー切れ発生数)×100
(加工性)
各未加硫ゴム組成物について、押出し後の各未加硫ゴム組成物を所定のサイドウォールの形状に成形した成形品のエッジ状態、ゴムの焼け度合い、ゴム同士の粘着度合い、平坦さを目視、触覚により評価し、実施例13を100として指数表示した。数値が大きいほど、加工性(押出し加工性)が優れることを示している。
なお、エッジ状態については、最もエッジが真っ直ぐで滑らかな状態を良好とし、ゴムの焼け度合いについては、上記成形品から切り出した15cm角の2mmシートにおいて、ピッツ焼けゴム塊による凹凸がない状態を良好とし、平坦さについては、該シートが平坦で平面板に密着する状態を良好として評価した。
(転がり抵抗)
転がり抵抗試験機を用い、JIS標準中心リム、内圧(230kPa)、荷重(3.43kN)、速度(80km/h)で、JIS D 4234:2009に従い、上記試験用タイヤの転がり抵抗を測定し、以下の計算式から転がり抵抗の改善率(転がり抵抗の低下率)を算出した。
転がり抵抗の改善率=(比較例1の転がり抵抗-各配合の転がり抵抗)/(比較例1の転がり抵抗)×100
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
表1、2から、1,2-シンジオタクチックポリブタジエン結晶を含むブタジエンゴム及び/又は希土類系触媒を用いて合成されたブタジエンゴムと、末端変性ブタジエンゴムと、イソプレン系ゴムとを特定の比率で含有するゴム成分に対して、特定の窒素吸着比表面積を有するカーボンブラック及び/又はシリカと、酸化亜鉛とをそれぞれ所定量配合した実施例では、低燃費性、操縦安定性、破断抗力、破断伸び及び加工性がバランス良く改善され、更に、スピュー切れの発生も抑制された。
また、末端変性BRとしてスズ変性BRを用いた実施例1は、他の末端変性BRを用いた実施例19、20と比較して、低燃費性が大きく改善された。
一方、比較例は、いずれかの成分が特定の範囲外のため、実施例と比較して性能が劣っていた。また、目標値に到達しない性能があり、性能のバランスが悪かった。

Claims (6)

  1. ゴム成分100質量%中、1,2-シンジオタクチックポリブタジエン結晶を含むブタジエンゴム及び希土類系触媒を用いて合成されたブタジエンゴムの合計含有量が5~60質量%、末端変性ブタジエンゴムの含有量が7~60質量%、イソプレン系ゴムの含有量が20~70質量%であり、
    前記ゴム成分100質量部に対して、窒素吸着比表面積25~120m/gのカーボンブラック及び窒素吸着比表面積70~250m/gのシリカの合計含有量が20~40質量部、酸化亜鉛の含有量が3.6~16質量部であるサイドウォール用ゴム組成物。
  2. 前記カーボンブラックの窒素吸着比表面積が25~45m/gであり、
    前記ゴム成分100質量部に対して、前記カーボンブラックの含有量が15~38質量部である請求項1記載のサイドウォール用ゴム組成物。
  3. 前記ゴム成分100質量%中、前記1,2-シンジオタクチックポリブタジエン結晶を含むブタジエンゴム及び前記希土類系触媒を用いて合成されたブタジエンゴムの合計含有量が10~40質量%、前記末端変性ブタジエンゴムの含有量が25~50質量%、前記イソプレン系ゴムの含有量が30~60質量%である請求項1又は2記載のサイドウォール用ゴム組成物。
  4. 前記末端変性ブタジエンゴムがスズ変性ブタジエンゴムである請求項1~3のいずれかに記載のサイドウォール用ゴム組成物。
  5. 160~190℃の加硫温度で加硫して得られる請求項1~4のいずれかに記載のサイドウォール用ゴム組成物。
  6. 請求項1~5のいずれかに記載のゴム組成物を用いて作製したサイドウォールを有する空気入りタイヤ。
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