WO2016143843A1 - タイヤ用ゴム組成物の製造方法 - Google Patents
タイヤ用ゴム組成物の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- WO2016143843A1 WO2016143843A1 PCT/JP2016/057507 JP2016057507W WO2016143843A1 WO 2016143843 A1 WO2016143843 A1 WO 2016143843A1 JP 2016057507 W JP2016057507 W JP 2016057507W WO 2016143843 A1 WO2016143843 A1 WO 2016143843A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- group
- mass
- rubber
- parts
- kneading
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L9/00—Compositions of homopolymers or copolymers of conjugated diene hydrocarbons
- C08L9/06—Copolymers with styrene
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
- C08J3/20—Compounding polymers with additives, e.g. colouring
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
- B60C1/00—Tyres characterised by the chemical composition or the physical arrangement or mixture of the composition
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
- C08J3/24—Crosslinking, e.g. vulcanising, of macromolecules
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/34—Silicon-containing compounds
- C08K3/36—Silica
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K5/00—Use of organic ingredients
- C08K5/0008—Organic ingredients according to more than one of the "one dot" groups of C08K5/01 - C08K5/59
- C08K5/0025—Crosslinking or vulcanising agents; including accelerators
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K5/00—Use of organic ingredients
- C08K5/36—Sulfur-, selenium-, or tellurium-containing compounds
- C08K5/39—Thiocarbamic acids; Derivatives thereof, e.g. dithiocarbamates
- C08K5/405—Thioureas; Derivatives thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K5/00—Use of organic ingredients
- C08K5/54—Silicon-containing compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K5/00—Use of organic ingredients
- C08K5/54—Silicon-containing compounds
- C08K5/541—Silicon-containing compounds containing oxygen
- C08K5/5415—Silicon-containing compounds containing oxygen containing at least one Si—O bond
- C08K5/5419—Silicon-containing compounds containing oxygen containing at least one Si—O bond containing at least one Si—C bond
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2309/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of conjugated diene hydrocarbons
- C08J2309/06—Copolymers with styrene
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2400/00—Characterised by the use of unspecified polymers
- C08J2400/22—Thermoplastic resins
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2407/00—Characterised by the use of natural rubber
Definitions
- the present invention relates to a method for producing a rubber composition for tires excellent in wet performance and wear resistance.
- Patent Document 1 it is relatively easy to improve wet performance by blending silica or a thermoplastic resin, but it is difficult to maintain wear resistance. It has been said that. Silica has become a general-purpose filler as well as carbon black as a reinforcing filler, and in its compounding, it is linked to changes in performance depending on how it is dispersed and blended in the rubber component. From a point of view, a multifaceted approach is taken. On the other hand, for thermoplastic resins, it can be said that the range of contribution is generally determined by the type and amount of resin selected.
- a silane cup containing thiourea is used in a rubber composition containing a thermoplastic resin for improving wet performance, in particular a styrene-butadiene copolymer rubber as a main rubber component.
- the present invention resides in the following (1) to (3).
- (1) For 100 parts by mass of the rubber component (A) containing 60% by mass or more of styrene-butadiene copolymer rubber; 30-80 parts by mass of silica (B); 5-14 parts by mass of a silane coupling agent (C); 3 to 14 parts by mass of thermoplastic resin (D); A method for producing a rubber composition comprising thioureas (E) wherein at least one of thiourea and diethylthiourea is selected; and a vulcanizing agent (F),
- the production method includes a kneading step of kneading the rubber composition in a plurality of stages, The kneading step includes 100 parts by mass of the rubber component (A), 2 parts by mass or more of the silica (B), the silane coupling agent (C), 3 parts by mass or more of the thermoplastic resin (D), and A first kneading step of kn
- (1) shows the composition of the rubber composition and the method for producing the rubber composition, which are excellent in wet performance and wear resistance.
- (2) to (4) show the conditions for the rubber component (A) in the production method of (1), and the production method of a rubber composition having excellent wear resistance.
- the method for producing a rubber composition of the present invention comprises the steps (A) to (D), a thiourea (E) selected from at least one selected from thiourea and diethylthiourea, and a vulcanizing agent (F).
- a method for producing a rubber composition comprising the step of kneading a silica (B) with a thiourea (E) in a kneading step prior to the blending of a vulcanizing agent (F).
- the thermoplastic resin (D) is blended especially in the method for producing the rubber composition of the present invention.
- the property can be supplemented by enhancing the dispersibility of the silica (B).
- Thiourea is a compound in which oxygen of the carbonyl group of urea is substituted with sulfur, as is also called thiourea.
- thioureas are a group of compounds including those in which the hydrogen on the nitrogen is substituted with an organic group.
- Examples of the thioureas (E) used in the production method of the present invention include unsubstituted ones and diethylthiourea having an ethyl group on nitrogen.
- the dispersion of silica (B) is promoted by using thioureas (E) at a specific stage of kneading.
- unsubstituted thiourea on nitrogen has high reactivity, but since it has a high melting point of 182 ° C., it is considered better to use a high temperature during kneading.
- the thioureas (E) In order for the thioureas (E) to be effective, it is preferably used at an early stage in the kneading process. That is, uniform dispersion of silica (B) cannot be obtained unless the kneading stage is early. Therefore, if at least three of the rubber component (A), silica (B), and silane coupling agent (C) are blended together and kneading starts, the time until the thiourea (E) is added is 0. It is preferably ⁇ 180 seconds. The upper limit is preferably 150 seconds or shorter, and particularly preferably 120 seconds or shorter. Even if blended after 180 seconds, no effect is obtained.
- the vulcanizing agent (F) is basically not blended at this stage and is referred to as the first kneading stage.
- the time required for the first kneading is particularly preferably 10 seconds to 20 minutes, preferably 10 seconds to 10 minutes, and 30 seconds to 5 minutes.
- the kneading temperature is 120 to 190 ° C., preferably 130 to 175 ° C., particularly preferably 140 to 170 ° C. From the start of kneading until the temperature rises to at least 120 ° C., the temperature can be raised to allow the reaction to proceed sufficiently. It is necessary to prevent the reaction.
- the effect of the thiourea (E) can be sufficiently exhibited by kneading at a high temperature in the first kneading stage, which is performed by blending the thiourea (E). In consideration, kneading is performed at a higher temperature than usual.
- the thermoplastic resin (D) can be blended at the same time.
- An intermediate stage may be provided as appropriate. In other words, it suffices to complete the step of kneading the components (A) to (E) together by the time the second kneading step is started.
- the blending number of the thioureas (E) is preferably 0.5 to 3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component.
- the amount of the thiourea (E) used in the first kneading step is in the range of 2 to 100% by mass, preferably 4 to 80% by mass, particularly preferably based on the silane coupling agent (C). Is preferably blended at 4 to 50% by mass. By blending 2% by mass or more, the blending effect is manifested, and if it is up to 100% by mass, the production can be performed without affecting the vulcanization time in the subsequent second kneading stage.
- the rubber component (A) used in the method for producing a rubber composition of the present invention one containing 60% by mass or more of styrene-butadiene copolymer rubber is used.
- the styrene-butadiene copolymer may be abbreviated as SBR.
- SBR styrene-butadiene copolymer
- emulsion polymerization SBR or solution polymerization SBR is used.
- the rubber component (A) is 60% by mass or more of SBR, but the upper limit may be used up to 100% by mass. It is preferably 80 to 100% by mass, particularly preferably 90 to 100% by mass.
- the effect of increasing the dispersibility of silica (B) by thioureas (E) is exhibited in the production method of the present invention.
- the terminal is modified for a part or all of the rubber component (A). That is, using an initiator such as organic lithium or lithium amide, a terminal modifier SBR can be obtained by reacting a modifier with an active terminal obtained by copolymerizing 1,3-butadiene and styrene by living anionic polymerization in a solution.
- an initiator such as organic lithium or lithium amide
- Examples of the modifier include at least one compound selected from the following hydrocarboxysilane compounds represented by the general formula (I) and partial condensates thereof.
- a 1 is epoxy, thioepoxy, isocyanate, thioisocyanate, ketone, thioketone, aldehyde, thioaldehyde, imine, amide, isocyanuric acid trihydrocarbyl ester, carboxylic acid ester, thiocarboxylic acid ester , A monovalent group having at least one functional group selected from a metal salt of a carboxylic acid, a metal salt of a thiocarboxylic acid, a carboxylic acid anhydride, a carboxylic acid halide, and a dihydrocarbyl carbonate ester, R 1 is a single bond or two R 2 and R 3 each independently represents a monovalent aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a monovalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 18 carbon atoms.
- n is an integer from 0 to 2
- the plurality of R 2 may be the same or different
- the plurality of OR 3 may be the same or different, and the molecule does not contain active protons and onium salts.
- imine ketimine, aldimine include amidine, a carboxylic acid ester, unsaturated carboxylic acid esters such as acrylates and methacrylates.
- metal of the metal salt of carboxylic acid or thiocarboxylic acid include metals such as alkali metals, alkaline earth metals, Al, Sn, and Zn.
- Preferred examples of the divalent inert hydrocarbon group in R 1 include alkanediyl groups having 1 to 20 carbon atoms.
- the alkanediyl group may be linear, branched or cyclic, but a linear one is particularly preferable.
- Examples of the linear alkanediyl group include groups such as methanediyl group, ethanediyl group, propanediyl group, butanediyl group, pentanediyl group, hexanediyl group, octanediyl group, decandidiyl group and dodecandiyl group.
- R 2 and R 3 include groups such as an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 18 carbon atoms, an aryl group having 6 to 18 carbon atoms, and an arylalkyl group having 7 to 18 carbon atoms. it can.
- the alkyl group and alkenyl group may be linear, branched, or cyclic.
- the aryl group may have a substituent such as a lower alkyl group on the aromatic ring, and examples thereof include a group such as a phenyl group, a tolyl group, a xylyl group, and a naphthyl group.
- the arylalkyl group may have an aromatic ring substituent on the lower alkyl group, and examples thereof include a benzyl group, a phenethyl group, and a naphthylmethyl group.
- N is an integer of 0 to 2, but 0 is preferable, and the molecule does not have active protons and onium salts.
- hydrocarbyloxysilane compound represented by the general formula (I) examples include 2-glycidoxyethyltrimethoxysilane, 2-glycidoxyethyltriethoxysilane, an epoxy group-containing thioepoxy group-containing hydrocarbyloxysilane compound, ( 2-glycidoxyethyl) methyldimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, (3-glycidoxypropyl) methyldimethoxysilane, 2- (3,4- Epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltriethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyl (methyl) dimethoxysilane and epoxy groups in these compounds There may be mentioned preferably those obtained by replacing the group
- N- (1-methylpropylidene) -3- (triethoxysilyl) -1-propanamine and N- ( 1,3-dimethylbutylidene) -3- (triethoxysilyl) -1-propanamine is preferred.
- examples of other hydrocarbyloxy compounds include the following. That is, examples of the imine or amidine group-containing compound include 1- [3- (triethoxysilyl) propyl] -4,5-dihydroimidazole, 1- [3- (trimethoxysilyl) propyl] -4,5-dihydroimidazole.
- 3- [10- (triethoxysilyl) decyl] -4-oxazoline among which 3- (1-hexamethyleneimino) propyl (triethoxy) silane, (1-hexamethylene)
- Preferred examples include imino) methyl (trimethoxy) silane, 1- [3- (triethoxysilyl) propyl] -4,5-dihydroimidazole and 1- [3- (trimethoxysilyl) propyl] -4,5-dihydroimidazole. be able to.
- carboxylic acid ester group-containing compound examples include 3-methacryloyloxypropyltriethoxysilane, 3-methacryloyloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloyloxypropylmethyldiethoxysilane, and 3-methacryloyloxypropyltriisopropoxysilane. Among them, preferred is 3-methacryloyloxypropyltrimethoxysilane.
- examples of the isocyanate group-containing compound include compounds such as 3-isocyanatopropyltrimethoxysilane, 3-isocyanatopropyltriethoxysilane, 3-isocyanatopropylmethyldiethoxysilane, and 3-isocyanatopropyltriisopropoxysilane. Of these, 3-isocyanatopropyltriethoxysilane is preferred.
- carboxylic acid anhydride-containing compound examples include compounds such as 3-triethoxysilylpropyl succinic acid anhydride, 3-trimethoxysilylpropyl succinic acid anhydride, and 3-methyldiethoxysilylpropyl succinic acid anhydride. Of these, 3-triethoxysilylpropyl succinic anhydride is preferred.
- a hydrocarbyloxysilane compound and / or a partial condensate thereof, in which A A 2 in the general formula (I) and A 2 is a cyclic tertiary amine, an acyclic tertiary amine, pyridine, sulfide, or polysulfide, is used as the above modifier. At least one or more can be used in combination.
- the combined modifier does not substantially react directly with the polymerization active terminal and remains unreacted in the reaction system, so it is consumed for condensation with the hydrocarbyloxysilane compound residue introduced at the active terminal.
- cyclic tertiary amine group-containing hydrocarbyloxysilane compounds include 3- (1-hexamethyleneimino) propyl (triethoxy) silane, 3- (1-hexamethyleneimino) propyl (trimethoxy) silane, and (1-hexamethyleneimino).
- hydrocarbyloxysilane compounds examples include 2- (trimethoxysilylethyl) pyridine, 2- (triethoxysilylethyl) pyridine, and 4-ethylpyridine.
- A A 3 and A 3 is alcohol, thiol, primary amine and its onium salt, cyclic secondary amine and its onium salt, acyclic secondary amine and its onium salt, cyclic three Onium salt of a tertiary amine, onium salt of an acyclic tertiary amine, a group having an aryl or arylalkyl Sn bond, a compound represented by a monovalent group having at least one functional group selected from sulfonyl, sulfinyl and nitrile, and A partial condensate can be used.
- Primary amines that are A 3 include aromatic amines such as aniline, and acyclic secondary amines include N- (monosubstituted) substituted aromatic amines such as N- (monosubstituted) aniline. Furthermore, onium salts of acyclic tertiary amines include onium salts of N, N- (disubstituted) aromatic amines such as N, N- (disubstituted) aniline. Also. In the case of a cyclic secondary amine or a cyclic tertiary amine, ether and / or thioether can be contained as a part of the ring.
- Is A A 3
- the hydrocarbyloxy silane compounds for example, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, hydroxymethyl trimethoxysilane, hydroxymethyl triethoxysilane, mercaptomethyl trimethoxysilane, Mercaptomethyltriethoxysilane, aminophenyltrimethoxysilane, aminophenyltriethoxysilane, 3- (N-methylamino) propyltrimethoxysilane, 3- (N-methylamino) propyltriethoxysilane, octadecyldimethyl (3-trimethylsilyl) Propyl) ammonium chloride, octadecyldimethyl (3-triethylsilylpropyl) ammonium chloride, cyanomethyltrimethoxysilane, cyanomethyltriethoxysila And sulfonylmethyl
- the styrene-butadiene copolymer rubber used in an amount of 60% by mass or more is preferably used by mixing a low Tg having a relatively low glass transition temperature and a high Tg.
- Low Tg SBR contributes to improvement of wet performance
- high Tg SBR contributes to improvement of wear resistance. In general, it can be expected that it will be easy to cope with temperature changes.
- the relative temperature is high and low, specifically, in the present application, a Tg of about ⁇ 30 ° C. is called a low Tg, and a Tg of about ⁇ 10 ° C. is called a high Tg. In any case, those that are separated to the extent that there is no overlapping of the temperature regions are used.
- the blending ratio it is preferable to blend the low Tg SBR at a mass ratio higher than the high Tg SBR. That is, it is preferable to satisfy low Tg SBR mass parts / high Tg SBR mass parts ⁇ 1, and it is particularly preferable to satisfy low Tg SBR mass parts / high Tg SBR mass parts ⁇ 1.5.
- just adding a large amount of the low Tg does not mean that the contribution of the low Tg component is emphasized.
- the low Tg SBR is terminal-modified. That is, it can be said that it is a target to enhance the action with silica (C).
- End-modified low TgSBR has improved affinity with silica due to the modified groups introduced through primary and secondary modification, so that the dispersibility of silica compounded at the end is improved and wet performance is improved. It also leads to improved wear resistance.
- rubber component (A) natural rubber, polybutadiene rubber, polyisoprene rubber, butyl rubber, acrylonitrile-butadiene rubber, ethylene-propylene-diene rubber, etc., which are usually used in the production of rubber compositions, are 40% of the rubber composition. It can mix
- silica (B) used in the method for producing the rubber composition of the present invention commercially available products can be used as appropriate, and wet silica, dry silica and colloidal silica are particularly preferable, and wet silica is particularly preferable.
- Commercially available products such as Tosoh Silica Co., Ltd., trade names “Nip Seal AQ”, “Nip Seal KQ”, and Degussa's trade name “Ultra Gil VN3” can be used as such silica.
- the silane coupling agent (C) used in the method for producing a rubber composition of the present invention is a compound selected from the group consisting of compounds represented by the following general formulas (II) to (V).
- any silane coupling agent (C) enhances the blending effect of thiourea.
- the following general formulas (II) to (V) will be described in order.
- R 4 s when there are a plurality of R 4 s , they may be the same or different, and each of them may be a linear, cyclic or branched alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a linear or branched alkoxy group having 2 to 8 carbon atoms.
- a substituent selected from an alkyl group and a silanol group and when there are a plurality of R 5 s , they may be the same or different and each is a linear, cyclic or branched alkyl group having 1 to 8 carbon atoms; 6 may be the same or different when there are a plurality, and each is a straight-chain or branched alkanediyl group having 1 to 8 carbon atoms.
- p and r are not both 3 and may be the same or different, and each has an average value of 0 to 3.
- the sulfur number a of the sulfide chain is 2 to 6 on average.
- silane coupling agent (C) represented by the general formula (II) include bis (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide, bis (3-trimethoxysilylpropyl) tetrasulfide, bis (3-methyl Dimethoxysilylpropyl) tetrasulfide, bis (2-triethoxysilylethyl) tetrasulfide, bis (3-triethoxysilylpropyl) disulfide, bis (3-trimethoxysilylpropyl) disulfide, bis (3-methyldimethoxysilylpropyl) Disulfide, bis (2-triethoxysilylethyl) disulfide, bis (3-triethoxysilylpropyl) trisulfide, bis (3-trimethoxysilylpropyl) trisulfide, bis (3-methyldimethoxysilylpropyl) trisulfide Fido
- R 7 is —Cl, —Br, a hydrogen atom or an R 12 O-alkoxy group substituted with a monovalent hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, or an R 12 C ( ⁇ O) O-carboxyl group.
- R 12 R 13 C NO-oximato group
- R 12 R 13 CNO- NO-oximato group
- NR 12 R 13 -amino group polysiloxy group having a siloxy chain length of 2 to 5—
- OSiR 12 R 13 ) h OSiR 12 R 13 R 14
- R 12 , R 13 and R 14 are each a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, and h is an average value of 1 to 4.
- R 8 is R 9 , a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, and R 9 is R 7 , R 8 , a hydrogen atom or — [O (R 15 O) j ] 1/2 ⁇ It is a group.
- R 15 is an alkanediyl group having 1 to 18 carbon atoms, and j is an integer of 1 to 4.
- R 10 is a divalent hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, and R 11 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms.
- R 11 , R 12 , R 13 and R 14 may be the same or different, and each preferably has 1 to 18 carbon atoms, a linear, cyclic or branched alkyl group or alkenyl group. And a group selected from the group consisting of an aryl group and an arylalkyl group.
- R 8 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, a group selected from the group consisting of a linear, cyclic or branched alkyl group, alkenyl group, aryl group and arylalkyl group
- R 15 is preferably a linear, cyclic or branched alkanediyl group, and particularly preferably a linear one.
- R 10 has, for example, a linear or branched alkanediyl group having 1 to 18 carbon atoms, an alkenediyl group having 2 to 18 carbon atoms, or a substituent such as a lower alkyl group on the ring. And a cycloalkanediyl group having 5 to 18 carbon atoms, a cycloalkylalkanediyl group having 6 to 18 carbon atoms, an arenediyl group having 6 to 18 carbon atoms, and an arylalkanediyl group having 7 to 18 carbon atoms. Can do.
- R 7 is preferably an alkanediyl group having 1 to 6 carbon atoms, and particularly preferably a linear alkanediyl group such as a methanediyl group, an ethanediyl group, a propanediyl group, a butanediyl group, a pentanediyl group, or a hexanediyl group.
- a linear alkanediyl group such as a methanediyl group, an ethanediyl group, a propanediyl group, a butanediyl group, a pentanediyl group, or a hexanediyl group.
- Specific examples of the monovalent hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms of R 8 , R 11 , R 12 , R 13 and R 14 in the general formula (III) include a methyl group, an ethyl group, and a 1-propyl group.
- R 15 in the general formula (III) examples include a methanediyl group, an ethanediyl group, a propanediyl group, a butanediyl group, a pentanediyl group, a hexanediyl group, an octanediyl group, a decandiyl group, and a dodecandiyl group.
- silane coupling agent (C) represented by the general formula (III) include 3-hexanoylthiopropyltriethoxysilane, 3-octanoylthiopropyltriethoxysilane, 3-decanoylthiopropyltri Ethoxysilane, 3-lauroylthiopropyltriethoxysilane, 2-hexanoylthioethyltriethoxysilane, 2-octanoylthioethyltriethoxysilane, 2-decanoylthioethyltriethoxysilane, 2-lauroylthioethyltriethoxysilane 3-hexanoylthiopropyltrimethoxysilane, 3-octanoylthiopropyltrimethoxysilane, 3-decanoylthiopropyltrimethoxysilane, 3-decanoylthiopropyltrimethoxysilane
- R 16 s when there are a plurality of R 16 s , they may be the same or different, and each of them may be a linear, cyclic or branched alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a linear or branched alkoxy group having 2 to 8 carbon atoms.
- a substituent selected from an alkyl group and a silanol group and when there are a plurality of R 17 s , they may be the same or different and each is a linear, cyclic or branched alkyl group having 1 to 8 carbon atoms; 18 may be the same or different when there are a plurality, and each is a linear or branched alkanediyl group having 1 to 8 carbon atoms.
- R 19 is selected from the general formula (—S—R 20 —S—), (—R 21 —S m1 —R 22 —) and (—R 23 —S m2 —R 24 —S m3 —R 25 —).
- Divalent groups (R 20 to R 25 are each selected from a divalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a divalent aromatic group, and a divalent organic group containing a hetero element other than sulfur and oxygen.
- Each of m1, m2 and m3 is an average value of 1 or more and less than 4, and a plurality of k may be the same or different, and each of the average values is 1 to 6 , S, and t are average values of 0 to 3, respectively. However, both s and t are not 3.
- silane coupling agent (C) represented by the general formula (IV) are all represented by an average composition formula, (C 2 H 5 O) 3 Si (CH 2) 3 S 2 (CH 2) 6 S 2 (CH 2) 3 Si (OC 2 H 5) 3, (C 2 H 5 O) 3 Si (CH 2) 3 S 2 (CH 2) 10 S 2 (CH 2) 3 Si (OC 2 H 5) 3, (C 2 H 5 O) 3 Si (CH 2) 3 S 3 (CH 2) 6 S 3 (CH 2) 3 Si (OC 2 H 5) 3, (C 2 H 5 O) 3 Si (CH 2) 3 S 4 (CH 2) 6 S 4 (CH 2) 3 Si (OC 2 H 5) 3, (C 2 H 5 O) 3 Si (CH 2) 3 S (CH 2) 6 S 2 (CH 2) 6 S (CH 2) 3 Si (OC 2 H 5) 3, (C 2 H 5 O) 3 Si (CH 2) 3 S (CH 2) 6 S 2 (CH 2) 6 S (CH 2) 3 Si (OC 2 H 5) 3, (C 2 H 5 O) 3 Si (CH 2) 3 S (CH 2) 6 S 2 (CH 2)
- the silane coupling agent (C) represented by the general formula (IV) can be produced by a method described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-167919. In addition, commercially available products can be widely used.
- R 26 is a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms
- a plurality of Gs may be the same or different, and each is an alkanediyl group or alkenediyl group having 1 to 9 carbon atoms.
- the plurality of Z a may be the same or different, is a functional group capable of binding with each of two silicon atoms, and [-0-] 1/2, [- 0 -G-] 1 / 2 and [—O—G—O—] 1/2
- a plurality of Z b may be the same or different and each is a functional group capable of bonding to two silicon atoms.
- a functional group represented by [—O—G—O—] 1/2 wherein a plurality of Z c may be the same or different, and each of —Cl, —Br, —OR 27 , R 27 C ( ⁇ O) O—, R 27 R 28 C ⁇ NO—, R 27 R 28 N—, R 27 — and HO A functional group selected from —G—O—.
- G matches the above notation.
- R 27 and R 28 are each a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms.
- each of Z a u , Z b v and Z c w in the plurality of A parts may be the same or different, and when there are a plurality of B parts, Z a in a plurality of B parts
- Each of u , Z b v and Z c w may be the same or different.
- silane coupling agent (C) represented by the general formula (V) include chemical formula (VI), chemical formula (VII), and chemical formula (VIII).
- each L is independently an alkanediyl group or alkenediyl group having 1 to 9 carbon atoms.
- silane coupling agent represented by the chemical formula (VI) a trademark “NXT Low-V Silane” manufactured by Momentive Performance Materials is commercially available. Also, as the silane coupling agent represented by the chemical formula (VII), a trademark “NXT Ultra Low-V Silane” manufactured by Momentive Performance Materials is also available as a commercial product. Furthermore, as the silane coupling agent represented by the chemical formula (VIII), the trademark “NXT-Z” manufactured by Momentive Performance Materials is also available as a commercial product. Since the silane coupling agent obtained by the above general formula (III), chemical formula (V), chemical formula (VI) and chemical formula (VII) has a protected mercapto group, during processing in the process prior to the vulcanization process.
- silane coupling agent obtained by the chemical formulas (VI), (VII) and (VIII) has a large number of alkoxysilane carbon atoms, the alcohol liberated by the coupling is difficult to volatilize, so that VOC as a volatile organic substance is generated. Less, preferable in terms of work environment. Further, the silane coupling agent represented by the chemical formula (VIII) is more preferable because low exothermic property is obtained as tire performance.
- the silane coupling agent (C) according to the present invention is particularly preferably a compound represented by the above general formula (II) among the compounds represented by the above general formulas (II) to (V). This is because thioureas (E) easily cause activation of polysulfide bond sites that react with the rubber component (A).
- a silane coupling agent (C) may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
- the silane coupling (C) acts on the main chain of SBR, which accounts for 60% or more of the rubber component, and strengthens the affinity with silica.
- the above-mentioned terminal modification of the rubber component (A) is different from the target site for strengthening the affinity with silica, but in a broad sense, the purposes of both are in the same direction.
- the thermoplastic resin (D) is used for the purpose of improving the wettability.
- resins that can be used include thermoplastic resins having molecular weights of several hundred to several thousand, and resins that impart tackiness by blending with natural rubber or synthetic rubber. Use various natural resins and synthetic resins. Can do. Further, when 3 to 14 parts by mass or more of the thermoplastic resin and a part or all of the thiourea (E) are kneaded in the first kneading stage, the abrasion resistance of the rubber composition that is originally generated by using the thermoplastic resin. Can be effectively suppressed, and both wear resistance and wet performance can be achieved.
- the molecular weight is preferably 500 to 5000, more preferably 700 to 5000. 4000 synthetic resins can be used.
- rosin resins examples include gum rosin, tall oil rosin, wood rosin, hydrogenated rosin, disproportionated rosin, polymerized rosin, modified rosin glycerin, and pentaerythritol ester.
- Terpene resins include ⁇ -pinene resins. Terpene resins such as ⁇ -pinene and dipentene, aromatic modified terpene resins, terpene phenol resins, and hydrogenated terpene resins.
- a polymerized rosin, a terpene phenol resin, and a hydrogenated terpene resin are preferable from the viewpoint of the wear resistance and grip characteristics of the blended rubber composition.
- Petroleum-based resin is a mixture of cracked oil fractions containing unsaturated hydrocarbons such as olefins and diolefins by-produced along with petrochemical basic raw materials such as ethylene and propylene, for example, by thermal decomposition of naphtha in the petrochemical industry. It is obtained by polymerization with a Del Crafts type catalyst.
- C 5 fractions obtained by thermal decomposition of naphtha usually contain olefins such as 1-pentene, 2-pentene, 2-methyl-1-butene, 2-methyl-2-butene and 3-methyl-1-butene.
- diolefin hydrocarbons such as 2-methyl-1,3-butadiene, 1,2-pentadiene, 1,3-pentadiene, 3-methyl-1,2-butadiene.
- the C 9 fraction obtained by styrene include styrene homologues such as ⁇ -methylstyrene, ⁇ -methylstyrene, and ⁇ -methylstyrene, and indene homologues such as indene and coumarone.
- the product names include Petrogin manufactured by Mitsui Chemicals, Petlite manufactured by Mikuni Chemical, Neopolymer manufactured by JX Nippon Oil & Energy, Petcoal manufactured by Tosoh, and PetroTac.
- modified petroleum resin modified petroleum resin comprising the C 9 fraction, as a resin that allows both the grip and factory workability, the present invention is suitably used.
- Preferred unsaturated alicyclic compounds include cyclopentadiene, methylcyclopentadiene and the like, and Diels-Alder reaction products of alkylcyclopentadiene include dicyclopentadiene, cyclopentadiene / methylcyclopentadiene co-dimer, and tricyclopentadiene.
- Dicyclopentadiene is particularly preferable.
- Dicyclopentadiene-modified C 9 petroleum resin in the presence of dicyclopentadiene and C 9 fraction both can be obtained in such a way thermal polymerization.
- the dicyclopentadiene-modified C 9 petroleum resin include, for example, JX Nippon Oil & Energy Ltd. Neo polymer 130S.
- Examples of the compound having a hydroxyl group include alcohol compounds and phenol compounds.
- Specific examples of the alcohol compound include alcohol compounds having a double bond such as allyl alcohol and 2-butene-1,4 diol.
- As the phenol compound alkylphenols such as phenol, cresol, xylenol, pt-butylphenol, p-octylphenol and p-nonylphenol can be used. These hydroxyl group-containing compounds may be used alone or in combination of two or more.
- Hydroxyl group-containing C 9 petroleum resin after introducing the ester group in the petroleum resin by thermal polymerization of monomers such as acrylic acid alkyl ester or methacrylic acid alkyl ester with a petroleum fraction, a method of reducing the ester group, It can also be produced by a method in which a double bond remains or is introduced into a petroleum resin and then the double bond is hydrated.
- the hydroxyl group-containing C 9 petroleum resin can be used those obtained by the various methods as, Performance, viewed from the manufacturing aspect, it is preferred to use a phenol-modified petroleum resins, phenol modified petroleum resin is obtained by cationically polymerizing C 9 fraction in the presence of phenol, modified is easy and low cost.
- the phenol-modified C 9 petroleum resin for example, JX Nippon Oil & Energy Ltd. Neo polymer -E-130 and the like.
- modified C 9 petroleum resin with an unsaturated carboxylic acid compound it is possible to use those obtained by modifying the C 9 petroleum resin in an ethylenically unsaturated carboxylic acid.
- ethylenically unsaturated carboxylic acids include compounds such as maleic acid, maleic anhydride, fumaric acid, itaconic acid, tetrahydrophthalic acid, tetrahydrophthalic anhydride, acrylic acid, methacrylic acid, or citraconic acid. Is mentioned.
- Unsaturated carboxylic acid-modified C 9 petroleum resin can be obtained by thermally polymerizing C 9 petroleum resin and ethylenically unsaturated carboxylic acid. In the present invention, maleic acid-modified C 9 petroleum resin is preferable. Examples of the unsaturated carboxylic acid-modified C 9 petroleum resin, for example, JX Nippon Oil & Energy Ltd. Neo polymer 160 and the like.
- C 5 fraction and C 9 fraction copolymer resin obtained by thermal cracking of naphtha can be suitably used.
- the C 9 fraction is not particularly limited, it is preferably a C 9 fraction obtained by thermal cracking of naphtha.
- products such as TS30, TS30-DL, TS35, and TS35-DL of the Struktol series manufactured by SCHILL & SEILACHER are listed.
- phenolic resin examples include resins such as alkylphenol formaldehyde resins and rosin-modified products thereof, alkylphenolacetylene resins, modified alkylphenol resins, and terpenephenol resins.
- coal-based resin examples include resins such as coumarone indene resin
- xylene-based resin examples include resins such as xylene-formaldehyde resin
- Other polybutenes can also be used as a resin having tackiness.
- synthetic resins from the viewpoint of abrasion resistance and grip performance of formulated rubber composition, C 5 fraction and C 9 fraction copolymer resin, a C 9 fraction polymerizing or copolymerizing The obtained aromatic petroleum resin, phenolic resin and coumarone indene resin are preferred.
- the thermoplastic resin (D) preferably has a softening point of 200 ° C. or less as measured based on ASTM E28-58-T, and more preferably in the range of 80 to 150 ° C.
- the softening point is 200 ° C. or less, and the processability is good. Further, the wet performance is appropriate at 80 ° C. or higher. From these viewpoints, the softening point is more preferably in the range of 90 to 120 ° C.
- the above resins may be used alone or in combination of two or more.
- the thermoplastic resin (D) is blended in an amount of 3 to 14 parts by weight, preferably 5 to 10 parts by weight, per 100 parts by weight of the rubber component.
- the essential components (A) to (E) and components that are not related to vulcanization crosslinking and require uniform dispersion are blended and kneaded in the first kneading step.
- the conditions for kneading time and temperature are as described above.
- the above-described essential components (A) to (E) are not necessarily limited to be blended in the first kneading stage, but may be partially blended in the second kneading stage. .
- a non-essential component that may be blended in the first kneading stage includes carbon black as a reinforcing filler.
- the carbon black that can be used is not particularly limited, and those having various particle sizes and structures can be used. At least one or more commercially available products of various grades such as SAF, ISAF, HAF, FEF, and GPF are appropriately selected. Can be used.
- rubber chemicals usually used in rubber compositions such as zinc white, process oil, and stearic acid may be blended in the first kneading step.
- the main purpose is to bring out the effects of silica (B) and silane coupling agent (C), so avoid mixing ingredients that cause side reactions with such ingredients.
- the component of the nitrogen-containing basic compound may cause an undesirable reaction with the silane coupling agent (C)
- the second component except the one introduced by terminal modification of the rubber component (A) may be blended and kneaded at the kneading stage or at the stage between the first and second intermediate stages where there is no longer any concern about the influence of the first kneading stage.
- the production of the rubber composition is completed by crosslinking.
- sulfur crosslinking using a vulcanizing agent (F) is performed.
- the sulfur used as the vulcanizing agent (F) various types of sulfur such as powdered sulfur, sulfur white, deoxidized sulfur, rubbery sulfur, and polymer sulfur can be used.
- the rubber component (A) may be blended in an amount of 1 to 10 parts by weight, preferably 1 to 7 parts by weight, particularly preferably 2 to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight.
- a vulcanization accelerator can be added to control the progress of vulcanization along with the vulcanizing agent (F), and M: 2-mercaptobenzothiazole, DM: dibenzothiazolyl disulfide and CZ.
- Thiazole vulcanization accelerator such as N-cyclohexyl-2-benzothiazolylsulfenamide
- TT tetramethylthiuram sulfide
- TOT thiuram vulcanization accelerator such as tetrakis (2-ethylhexyl) thiuram disulfide
- DPG a vulcanization accelerator such as guanidine such as diphenylguanidine.
- the thioureas (E) are used to enhance the effect of the silane coupling agent (C) in the production method of the present invention, but are conventionally known as vulcanization accelerators. May be added or subtracted as appropriate.
- a component that is preferably blended after reaching the second kneading stage among the anti-aging agents, a component that is a nitrogen-containing basic compound, a vulcanization activator, or the like, The thing which exerts an effect by using is mentioned. However, even if it is a component related to vulcanization, it does not affect the component such as the silane coupling agent (C), and even if it is blended in the first kneading stage, there is no need to worry about the effect. This is not the case if it is a component.
- the kneading in the second kneading step is performed at a maximum temperature of the rubber composition of 60 to 140 ° C., preferably 80 to 120 ° C., particularly preferably 100 to 120 ° C.
- the kneading time is 10 seconds to 20 minutes, preferably 10 seconds to 10 minutes, and particularly preferably 20 seconds to 5 minutes.
- the vulcanization crosslinking may be completed by raising the temperature further in the process of molding to obtain a final product.
- test tires were produced with the formulation and protocol based on the upper part of each stage in Table 1. Further, in the performance comparison of samples, wet performance and wear resistance were measured as follows. The results are also shown in the bottom two rows of Table 1.
- rubber component (A) high-Tg SBR or a part of natural rubber is 50 parts by mass, and low-Tg SBR is set as shown in Table 1 for the modified and unmodified SBR. A total of 100 parts by mass was blended.
- this rubber component (A) 50 parts by mass of silica (B), 4 parts by mass of the silane coupling agent (C), and the thermoplastic resin (D) are compounded by changing the number of parts by mass based on Table 1, 1 in which the mixing stage of thiourea is set to 1, the mixture of 1 part by weight of thiourea (E) and other common components is kneaded at 165 ° C.
- a tire for test was manufactured by molding a 195 / 65R15 tire using the rubber composition obtained by the above manufacturing method as a tread portion, and heating at 160 ° C. for 15 minutes to complete vulcanization. .
- Modified low TgSBR Nippon Zeon, Nipol NS616, 50 parts by mass, hydroxyl group-containing polyorganosiloxane modified Unmodified low TgSBR: JSR Corporation, JSR 1500 NR: Natural rubber RSS # 3 High TgSBR: Dow Chemical, SLR6430, 50 parts by mass Silica: Rhodia, Zeosil Premium 200MP, 60 parts by mass Silane coupling agent: Degussa, sulfur-containing silane coupling agent, Si69 Thiourea: 1 part by weight Thermoplastic resin: manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd., Quintone G100B, aliphatic / aromatic resin Carbon black: 15 parts by weight Sulfur: 2 parts by weight Vulcanization accelerator: Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd., diphenylguanidine, noxeller D, 3 parts by mass Anti-aging agent: Flexis, 6PPD, Santoflex 6PPD, 2 parts by mass Zinc oxide: 2 parts by mass Stearic acid: 1 part
- Example 1 When the amount of resin is increased to the specified level and kneaded with thiourea in the first kneading stage, the numerical values of wet performance and wear resistance are increased as in Example 1, and the effect is sufficiently exhibited. Even if the amount of resin is increased or decreased, if it is within the specified range, balanced effects can be seen as in Examples 2 to 4.
- Example 3 is an example using diethylthiourea as the thiourea (E) with the same composition as in Example 2, the same effect expression as in Example 2 is observed.
- a part of the high TgSBR can be used as a natural rubber, and an effect can be seen.
- Example 8 in which the amount of the resin was within the specified range again, a recovery tendency was observed in the wear resistance. When the number is further reduced, the balance of the numerical values of the wet performance and the wear resistance is restored as in Example 9. As in Comparative Example 8, if the amount of the thermoplastic resin is made equal and larger than that in Example 9 and thiourea is not blended in the first kneading stage, the wear resistance is reduced.
- the present invention shows a method for producing a rubber composition for a tire that is excellent in braking performance and can be safely driven even on a wet road surface, and has good wear resistance.
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Tires In General (AREA)
- Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
Abstract
湿潤路面での制動性と、耐摩耗性を両立させるために、スチレン-ブタジエン共重合体ゴムを60%以上含むゴム成分(A)100質量部に対し、シリカ(B)30~80質量部、シランカップリング剤(C)5~14質量部、熱可塑性樹脂(D)3~14部、チオウレア類(E)を混練する混工程を含む段階を経て、さらに加硫剤(F)を加えて混練する混練工程が後続するタイヤ用ゴム組成物の製造方法を提供する。
Description
本発明は、ウエット性能と耐摩耗性に優れたタイヤ用ゴム組成物の製造方法に関する。
タイヤの高品質化において、寿命を長期化するために耐摩耗性を向上させることと、安全性を確保するため、湿潤路面でのグリップ性であるウエット性能を向上させることは市場でもとめられているものであるが、両立が難しい課題である。
例えば、特許文献1で開示されているように、シリカや熱可塑性樹脂を配合することで、ウエット性能を向上させることは比較的容易であるが、一方で、耐摩耗性を維持することは困難であるとされてきている。シリカは補強性充填剤として、カーボンブラックと並び汎用される充填材となってきており、その配合において、ゴム成分にどのように分散させ、なじませるかで性能の変化に結びつくものであり、この点から多面的なアプローチがなされている。一方、熱可塑性樹脂については、概ね選択した樹脂の種類と配合量により寄与の範囲が定まってくるといえる。
耐摩耗性と、ウエット性能を両立し得る、ゴム組成物の製造方法を提供することを課題とするものである。
上記課題を解決するために、ウエット性能を向上のために熱可塑性樹脂を配合する、特にスチレン-ブタジエン共重合体ゴムを主なゴム成分とする、ゴム組成物において、チオウレアを用いて、シランカップリング剤の効果を増強し、ゴム組成物中におけるシリカの分散性を向上させることにより、耐摩耗性を維持または向上させることができるゴム組成物の製造方法を見出して、本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明は、次の(1)~(3)に存する。
(1) スチレン-ブタジエン共重合体ゴムを60質量%以上含むゴム成分(A)100質量部に対し;
シリカ(B)30~80質量部;
シランカップリング剤(C)5~14質量部;
熱可塑性樹脂(D)3~14質量部;
チオウレア及びジエチルチオウレアの少なくとも一つが選ばれるチオウレア類(E);及び
加硫剤(F)を含むゴム組成物の製造方法であって、
該製造方法は、前記ゴム組成物を複数段階で混練する混練工程を含み、
該混練工程は、
前記ゴム成分(A)100質量部、前記シリカ(B)、前記シランカップリング剤(C)2質量部以上、熱可塑性樹脂(D)3質量部以上、及び、
前記チオウレア類(E)の一部又は全部を混練する第1の混練段階と、
前記第1の混練段階の後に、前記第1の混練段階における混練によって調製された混練物と前記加硫剤(F)とを混練する第2の混練段階を含むことを特徴とするゴム組成物の製造方法。
(2) 前記スチレン-ブタジエン共重合体ゴムを60質量%以上含むゴム成分(A)の一部又は全部の末端が変性されていることを特徴とする、(1)に記載のゴム組成物の製造方法。
(3) 前記スチレン-ブタジエン共重合体ゴムを60質量%以上含むゴム成分(A)は2種類のガラス転移温度Tgが異なるスチレン-ブタジエン共重合体ゴムを含み、それぞれについて、低Tgのスチレン-ブタジエン共重合体ゴム質量部数/高Tgのスチレン-ブタジエン共重合体ゴム質量部数≧1を満たすことを特徴とする(1)または(2)に記載のゴム組成物の製造方法。
(4) 前記スチレン-ブタジエン共重合体ゴムを60質量%以上含むゴム成分(A)が含む2種類のスチレン-ブタジエン共重合体ゴムのうち、低Tgのものが末端変性されていることを特徴とする、(1)~(3)の何れか1つに記載のゴム組成物の製造方法。
(1) スチレン-ブタジエン共重合体ゴムを60質量%以上含むゴム成分(A)100質量部に対し;
シリカ(B)30~80質量部;
シランカップリング剤(C)5~14質量部;
熱可塑性樹脂(D)3~14質量部;
チオウレア及びジエチルチオウレアの少なくとも一つが選ばれるチオウレア類(E);及び
加硫剤(F)を含むゴム組成物の製造方法であって、
該製造方法は、前記ゴム組成物を複数段階で混練する混練工程を含み、
該混練工程は、
前記ゴム成分(A)100質量部、前記シリカ(B)、前記シランカップリング剤(C)2質量部以上、熱可塑性樹脂(D)3質量部以上、及び、
前記チオウレア類(E)の一部又は全部を混練する第1の混練段階と、
前記第1の混練段階の後に、前記第1の混練段階における混練によって調製された混練物と前記加硫剤(F)とを混練する第2の混練段階を含むことを特徴とするゴム組成物の製造方法。
(2) 前記スチレン-ブタジエン共重合体ゴムを60質量%以上含むゴム成分(A)の一部又は全部の末端が変性されていることを特徴とする、(1)に記載のゴム組成物の製造方法。
(3) 前記スチレン-ブタジエン共重合体ゴムを60質量%以上含むゴム成分(A)は2種類のガラス転移温度Tgが異なるスチレン-ブタジエン共重合体ゴムを含み、それぞれについて、低Tgのスチレン-ブタジエン共重合体ゴム質量部数/高Tgのスチレン-ブタジエン共重合体ゴム質量部数≧1を満たすことを特徴とする(1)または(2)に記載のゴム組成物の製造方法。
(4) 前記スチレン-ブタジエン共重合体ゴムを60質量%以上含むゴム成分(A)が含む2種類のスチレン-ブタジエン共重合体ゴムのうち、低Tgのものが末端変性されていることを特徴とする、(1)~(3)の何れか1つに記載のゴム組成物の製造方法。
(1)により、ウエット性能と耐摩耗性に優れた、ゴム組成物の配合とその製造方法が示される。
(2)~(4)により、(1)の製造方法において、特にゴム成分(A)についての条件が示され、耐摩耗性に優れた、ゴム組成物の製造方法が示される。
(2)~(4)により、(1)の製造方法において、特にゴム成分(A)についての条件が示され、耐摩耗性に優れた、ゴム組成物の製造方法が示される。
本発明のゴム組成物の製造方法は、前記(A)~(D)の各成分とチオウレア及びジエチルチオウレアから選ばれる少なくともいずれか一つが選ばれるチオウレア類(E)及び加硫剤(F)を含むゴム組成物の製造方法であって、加硫剤(F)の配合前の段階の混練において、チオウレア類(E)でシリカ(B)の分散を強化するものである。同時にタイヤ用のゴム組成物に求められる、ウエット性能の向上のため、特に本発明のゴム組成物の製造方法では、熱可塑性樹脂(D)を配合するが、この際に向上が難しい、耐摩耗性を、前記シリカ(B)の分散性強化によって補うことができるものである。
チオウレアはチオ尿素とも呼ばれる通り、尿素のカルボニル基の酸素が硫黄で置換された化合物である。同様にチオウレア類といえば、その窒素上の水素が、有機基で置換されているものも含めた化合物群である。本願発明の製造方法に用いられる、チオウレア類(E)としては、無置換のものや窒素上にエチル基を有する、ジエチルチオウレアが挙げられる。前記述べたように、チオウレア類(E)を、混練の特定の段階で用いることで、シリカ(B)の分散が促進される。基本的には、窒素上が無置換のチオウレアが反応性は高いが、融点182℃と高いため、混練時に高い温度を用いる方がよいと考えられる。
チオウレア類(E)が効果を奏するには、混練の過程において、初期の段階で使用することが好ましい。すなわち混練の早い段階でなければシリカ(B)の均一な分散が得られない。したがって、少なくともゴム成分(A)、シリカ(B)、シランカップリング剤(C)の3者が揃って配合され、混練が始まってからであれば、チオウレア(E)を加えるまでの時間は0~180秒であることが好ましい。上限値としては150秒以下が好ましく、120秒以下であることが特に好ましい。180秒を超えてから配合しても、効果が得られない。
上記のように、チオウレア類(E)を配合して混練する場合に、該段階では基本的には加硫剤(F)は未配合であり、第1の混練段階と称する。第1の混練に要する時間としては10秒から20分、好ましくは10秒から10分、30秒から5分であることが特に好ましい。また混練の温度は、最高温度が120~190℃で行い、130~175℃が好ましく、140~170℃が特に好ましい。混練開始時から、昇温していく際に少なくとも120℃を超えるまでは、温度を上げてやることで、反応を十分進行させることができ、一方190℃以下とすることで、不要な2次反応を防止することが必要である。
本願発明のゴム組成物の製造方法においては、チオウレア類(E)を配合して行う、第1の混練段階で、高い温度で混練することで、チオウレア類(E)の効果が十分発揮できることも留意して、通常に比べると高い温度での混練を行うものである。
上記、第1の混練段階として少なくとも(A)~(C)と(E)を配合しているが、熱可塑性樹脂(D)を同時に配合することもできるし、また、第1の混練段階に中間段階を適宜設けてもよい。すなわち、第2の混練段階が始まるまでに、(A)~(E)の成分が揃って混練される段階が完了していればよい。いずれの場合でも、チオウレア類(E)の配合部数はゴム成分100質量部に対し、0.5~3質量部が好ましい。
第1の混練段階で用いるチオウレア類(E)の配合量は、シランカップリング剤(C)を基準にして、2~100質量%の範囲で配合され、好ましくは4~80質量%、特に好ましくは4~50質量%で配合することが好ましい。2質量%以上配合することで、配合効果が発現し、100質量%以下までであれば、この後に続く第2の混練段階において、加硫時間に影響を与えることなく、製造が可能となる。
本発明のゴム組成物の製造方法に用いられる、ゴム成分(A)としては、スチレン-ブタジエン共重合体ゴムを60質量%以上含むものが用いられる。以下においてスチレン-ブタジエン共重合体をSBRと略記することもある。スチレン-ブタジエン共重合体としては乳化重合SBRや溶液重合SBRが用いられる。ゴム成分(A)として、SBR60質量%以上であるが、上限はもちろん、100質量%まで用いてもよい。好ましくは80~100質量%、特に好ましくは90~100質量%まで用いることができる。SBR60質量%以上用いることで、ウエット性能を向上させるほか、本願発明の製造方法においてチオウレア類(E)によるシリカ(B)の分散性増大効果が奏される。
ゴム成分(A)において、その一部または全部について末端が変性されていると、好ましい。すなわち、有機リチウムやリチウムアミドといった開始剤を用いて、溶液中のリビングアニオン重合で1,3-ブタジエンとスチレンを共重合した活性末端に、変性剤を反応させて末端変性SBRが得られる。
変性剤としては下記、一般式(I)で表されるヒドロカルビオキシシラン化合物およびその部分縮合物から選ばれる少なくとも1種の化合物を挙げることができる。
一般式(I)において、A1における官能基の中で、イミンはケチミン、アルジミン、アミジンを包含し、カルボン酸エステルは、アクリレートやメタクリレート等の不飽和カルボン酸エステルを包含する。又、カルボン酸またはチオカルボン酸の金属塩の金属としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、Al、Sn、Znといった金属を挙げることができる。
R1のうちの二価の不活性炭化水素基としては、炭素数1~20のアルカンジイル基を好ましく挙げることができる。このアルカンジイル基は直鎖状、枝分かれ状、環状のいずれであってもよいが、特に直鎖状のものが好適である。この直鎖状のアルカンジイル基の例としては、メタンジイル基、エタンジイル基、プロパンジイル基、ブタンジイル基、ペンタンジイル基、ヘキサンジイル基、オクタンジイル基、デカンジイル基、ドデカンジイル基といった基が挙げられる。
R2及びR3としては、炭素数1~20のアルキル基、炭素数2~18のアルケニル基、炭素数6~18のアリール基、炭素数7~18のアリールアルキル基といった基を挙げることができる。アルキル基及びアルケニル基は直鎖状、分枝状、環状いずれであってもよく、例えば、メチル基、エチル基、1-プロピル基、2-プロピル基、1-ブチル基、2-ブチル基、2-メチル-1-プロピル基、2-メチル-2-プロピル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ビニル基、プロペニル基、アリル基、へキセニル基、オクテニル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基といった基が挙げられる。また、アリール基は、芳香環上に低級アルキル基等の置換基を有していてもよく、その例としては、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基といった基が挙げられる。さらに、アリールアルキル基は、低級アルキル基上に芳香環の置換基を有していてもよく、例えば、ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基といった基があげられる。
R2及びR3としては、炭素数1~20のアルキル基、炭素数2~18のアルケニル基、炭素数6~18のアリール基、炭素数7~18のアリールアルキル基といった基を挙げることができる。アルキル基及びアルケニル基は直鎖状、分枝状、環状いずれであってもよく、例えば、メチル基、エチル基、1-プロピル基、2-プロピル基、1-ブチル基、2-ブチル基、2-メチル-1-プロピル基、2-メチル-2-プロピル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ビニル基、プロペニル基、アリル基、へキセニル基、オクテニル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基といった基が挙げられる。また、アリール基は、芳香環上に低級アルキル基等の置換基を有していてもよく、その例としては、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基といった基が挙げられる。さらに、アリールアルキル基は、低級アルキル基上に芳香環の置換基を有していてもよく、例えば、ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基といった基があげられる。
nは0~2の整数であるが0が好ましく、また、この分子中には活性プロトン及びオニウム塩を有しないものとする。
一般式(I)で表されるヒドロカルビルオキシシラン化合物としては、例えばエポキシ基またはチオエポキシ基含有ヒドロカルビルオキシシラン化合物として、2-グリシドキシエチルトリメトキシシラン、2-グリシドキシエチルトリエトキシシラン、(2-グリシドキシエチル)メチルジメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、(3-グリシドキシプロピル)メチルジメトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチル(メチル)ジメトキシシラン及びこれらの化合物におけるエポキシ基をチオエポキシ基に置き換えたものを好ましく挙げることができるが、これらの中で、特に3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン及び2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシランが好適である。
イミン基含有ヒドロカルビルオキシシラン化合物として、N-(1,3-ジメチルブチリデン)-3-(トリエトキシシリル)-1-プロパンアミン、N-(1-メチルエチリデン)-3-(トリエトキシシリル)-1-プロパンアミン、N-エチリデン-3-(トリエトキシシリル)-1-プロパンアミン、N-(1-メチルプロピリデン)-3-(トリエトキシシリル)-1-プロパンアミン、N-(4-N,N-ジメチルアミノベンジリデン)-3-(トリエトキシシリル)-1-プロパンアミン、N-(シクロヘキシリデン)-3-(トリエトキシシリル)-1-プロパンアミン及びこれらのトリエトキシシリル化合物に対応するトリメトキシシリル化合物、メチルジエトキシシリル化合物、エチルジエトキシシリル化合物、メチルジメトキシシリル化合物、エチルジメトキシシリル化合物といった化合物を好ましく挙げることができるが、これらの中で特に、N-(1-メチルプロピリデン)-3-(トリエトキシシリル)-1-プロパンアミン及びN-(1,3-ジメチルブチリデン)-3-(トリエトキシシリル)-1-プロパンアミンが好適である。
さらに、その他のヒドロカルビルオキシ化合物として、以下のものを挙げることができる。すなわち、イミンまたはアミジン基含有化合物としては、1-〔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、1-〔3-(トリメトキシシリル)プロピル〕-4,5-ジヒドロイミダゾール、3-〔10-(トリエトキシシリル)デシル〕-4-オキサゾリン等が挙げることができるが、これらの中で、3-(1-ヘキサメチレンイミノ)プロピル(トリエトキシ)シラン、(1-ヘキサメチレンイミノ)メチル(トリメトキシ)シラン、1-〔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及び1-〔3-(トリメトキシシリル)プロピル〕-4,5-ジヒドロイミダゾールを好ましく挙げることができる。また、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、N-(3-イソプロポキシシリルプロピル)-4,5-ジヒドロイミダゾール、N-(3-メチルジエトキシシリルプロピル)-4,5-ジヒドロイミダゾールといった化合物が挙げられ、なかでも、好ましいのは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である。
カルボン酸エステル基含有化合物としては、3-メタクリロイロキシプロピルトリエトキシシラン、3-メタクリロイロキシプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリロイロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-メタクリロイロキシプロピルトリイソプロポキシシランといった化合物が挙げられ、なかでも、好ましいのは3-メタクリロイロキシプロピルトリメトキシシランである。
さらに、イソシアネート基含有化合物としては、3-イソシアナトプロピルトリメトキシシラン、3-イソシアナトプロピルトリエトキシシラン、3-イソシアナトプロピルメチルジエトキシシラン、3-イソシアナトプロピルトリイソプロポキシシランといった化合物が挙げられ、これらのうち、好ましいのは3-イソシアナトプロピルトリエトキシシランである。
また、カルボン酸無水物含有化合物としては、3-トリエトキシシリルプロピルコハク酸無水物、3-トリメトキシシリルプロピルコハク酸無水物、3-メチルジエトキシシリルプロピルコハク酸無水物といった化合物が挙げられ、このうち、好ましいのは3-トリエトキシシリルプロピルコハク酸無水物である。
一般式(I)においてA=A2であり、A2が環状三級アミン、非環状三級アミン、ピリジン、スルフィド及びポリスルフィドであるヒドロカルビルオキシシラン化合物及び/又はその部分縮合物を上記の変性剤と併用して少なくとも1つ以上を用いることができる。該併用型の変性剤は、重合活性末端との直接反応は実質的に起こらず、反応系に未反応として残存するため、活性末端に導入されたヒドロカルビルオキシシラン化合物残基との縮合に消費される。
一般式(I)においてA=A2であるヒドロカルビルオキシシラン化合物としては、例えば、非環状三級アミン基含有ヒドロカルビルオキシシラン化合物として、3-ジメチルアミノプロピル(トリエトキシ)シラン、3-ジメチルアミノプロピル(トリメトキシ)シラン、3-ジエ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、2-ジメチルアミノエチル(トリエトキシ)シラン、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(ジエトキシ)メチルシラン、3-ジブチルアミノプロピル(トリエトキシ)シランといった化合物が挙げられ、これらの中でも、3-ジエチルアミノプロピル(トリエトキシ)シラン及び3-ジメチルアミノプロピル(トリエトキシ)シランが好ましい。
また、環状三級アミン基含有ヒドロカルビルオキシシラン化合物として、3-(1-ヘキサメチレンイミノ)プロピル(トリエトキシ)シラン、3-(1-ヘキサメチレンイミノ)プロピル(トリメトキシ)シラン、(1-ヘキサメチレンイミノ)メチル(トリメトキシ)シラン、(1-ヘキサメチレンイミノ)メチル(トリエトキシ)シラン、2-(1-ヘキサメチレンイミノ)エチル(トリエトキシ)シラン、2-(1-ヘキサメチレンイミノ)エチル(トリメトキシ)シラン、3-(1-ピロリジニル)プロピル(トリエトキシ)シラン、3-(1-ピロリジニル)プロピル(トリメトキシ)シラン、3-(1-ヘプタメチレンイミノ)プロピル(トリエトキシ)シラン、3-(1-ドデカメチレンイミノ)プロピル(トリエトキシ)シラン、3-(1-ヘキサメチレンイミノ)プロピル(ジエトキシ)メチルシラン、3-(1-ヘキサメチレンイミノ)プロピル(ジエトキシ)エチルシランを挙げることができる。なかでも3-(1-ヘキサメチレンイミノ)プロピル(トリエトキシ)シランが好適である。
さらに、その他のヒドロカルビルオキシシラン化合物として、2-(トリメトキシシリルエチル)ピリジン、2-(トリエトキシシリルエチル)ピリジン、4-エチルピリジンといった化合物を挙げることができる。
また、一般式(I)においてA=A3であり、A3がアルコール、チオール、一級アミン及びそのオニウム塩、環状二級アミン及びそのオニウム塩、非環状二級アミン及びそのオニウム塩、環状三級アミンのオニウム塩、非環状三級アミンのオニウム塩、アリール又はアリールアルキルSn結合を有する基、スルフォニル、スルフィニル及びニトリルから選ばれる少なくとも一種の官能基を有する一価の基で表される化合物及び/又は部分縮合物が使用できる。
A3である、一級アミンはアニリンのような芳香族アミンを包含し、また非環状二級アミンはN-(一置換)アニリンのようなN-(一置換)置換芳香族アミンを包含する。さらに、非環状三級アミンのオニウム塩は、N,N-(二置換)アニリン等のN,N-(二置換)芳香族アミンのオニウム塩を包含する。また。環状二級アミンや環状三級アミンの場合は、環の一部としてエーテルおよび/またはチオエーテルを含むことができる。
A=A3である、ヒドロカルビルオキシシラン化合物としては、例えば、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、ヒドロキシメチルトリメトキシシラン、ヒドロキシメチルトリエトキシシラン、メルカプトメチルトリメトキシシラン、メルカプトメチルトリエトキシシラン、アミノフェニルトリメトキシシラン、アミノフェニルトリエトキシシラン、3-(N-メチルアミノ)プロピルトリメトキシシラン、3-(N-メチルアミノ)プロピルトリエトキシシラン、オクタデシルジメチル(3-トリメチルシリルプロピル)アンモニウムクロリド、オクタデシルジメチル(3-トリエチルシリルプロピル)アンモニウムクロリド、シアノメチルトリメトキシシラン、シアノメチルトリエトキシシラン、スルホニルメチルトリメトキシシラン、スルホニルメチルトリエトキシシラン、スルフィニルメチルトリメトキシシラン、スルフィニルメチルトリエトキシシランといった化合物を挙げることができる。
ゴム成分(A)において、60質量%以上用いるスチレン-ブタジエン共重合体ゴムはガラス転移温度Tgが相対的に低い低Tgのものと高い高Tgのものを混合して用いることが好ましい。低TgのSBRはウエット性能の向上に寄与し、高TgのSBRは耐摩耗性の向上に寄与する。また、総じて温度変化に対して、いかようにも対応がし易くなることを期待できる。相対的な温度の高い低いであるが具体的には本願ではTgが-30℃程度のものを低Tg、-10℃程度のものを高Tgと呼ぶものとする。いずれにせよ、温度領域の重なりがない程度には離れているものを用いている。その配合比としては、低TgのSBRを高TgのSBR以上の質量比で配合することが好ましい。すなわち低TgのSBR質量部数/高TgのSBR質量部数≧1を満たすことが好ましく、低TgのSBR質量部数/高TgのSBR質量部数≧1.5を満たすことが特に好ましい。但し、低Tgのものを多めに配合するからといって、低Tg成分の寄与に重きを置くということではない。
さらに、末端変性という点からでは、上記低TgのSBRが末端変性されていることが好ましい。すなわち、シリカ(C)との作用を強化したい対象であるといえる。末端変性された低TgSBRは、1次変性や2次変性を経て導入された、変性基によって、シリカとの親和性が増すので、末端部において配合されたシリカの分散性が改善され、ウエット性能や、耐摩耗性の改善に至るものである。
その他、ゴム成分(A)としては、通常ゴム組成物の製造に用いられる、天然ゴム、ポリブタジエンゴム、ポリイソプレンゴム、ブチルゴム、アクリロニトリル-ブタジエンゴム、エチレン-プロピレン-ジエンゴムなどをゴム組成物の40%までの範囲で適宜配合して本願発明のゴム組成物の製造方法に用いることができる。
本発明のゴム組成物の製造方法において用いられるシリカ(B)としては市販のものを適宜使用でき、なかでも湿式シリカ、乾式シリカ、コロイダルシリカを用いるのが好ましく、湿式シリカを用いるのが特に好ましい。このようなシリカとしては東ソー・シリカ株式会社製、商品名「ニップシールAQ」、「ニップシールKQ」、デグッサ社製商品名「ウルトラジルVN3」といった市販品を用いることができる。
本発明のゴム組成物の製造方法に用いられるシランカップリング剤(C)は、下記一般式(II)~(V)で表わされる化合物からなる群から少なくとも1種選択される化合物であることが好ましく、いずれのシランカップリング剤(C)も、チオウレアによる配合効果が強化される。
以下、下記一般式(II)~(V)を順に説明する。
以下、下記一般式(II)~(V)を順に説明する。
上記一般式(II)で表わされるシランカップリング剤(C)の具体例として、ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(3-トリメトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(3-メチルジメトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(2-トリエトキシシリルエチル)テトラスルフィド、ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(3-トリメトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(3-メチルジメトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(2-トリエトキシシリルエチル)ジスルフィド、ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)トリスルフィド、ビス(3-トリメトキシシリルプロピル)トリスルフィド、ビス(3-メチルジメトキシシリルプロピル)トリスルフィド、ビス(2-トリエトキシシリルエチル)トリスルフィド、ビス(3-モノエトキシジメチルシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(3-モノエトキシジメチルシリルプロピル)トリスルフィド、ビス(3-モノエトキシジメチルシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(3-モノメトキシジメチルシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(3-モノメトキシジメチルシリルプロピル)トリスルフィド、ビス(3-モノメトキシジメチルシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(2-モノエトキシジメチルシリルエチル)テトラスルフィド、ビス(2-モノエトキシジメチルシリルエチル)トリスルフィド、ビス(2-モノエトキシジメチルシリルエチル)ジスルフィドといった化合物が挙げられる。
上記一般式(III)において、R11、R12、R13及びR14は同一でも異なっていても良く、好ましくは各々炭素数1~18の直鎖、環状もしくは分枝のアルキル基、アルケニル基、アリール基及びアリールアルキル基からなる群から選択される基であることが好ましい。また、R8が炭素数1~18の一価の炭化水素基である場合は、直鎖、環状もしくは分枝のアルキル基、アルケニル基、アリール基及びアリールアルキル基からなる群から選択される基であることが好ましい。R15は直鎖、環状又は分枝のアルカンジイル基であることが好ましく、特に直鎖状のものが好ましい。R10は例えば直鎖状、枝分かれ状のいずれであっても良い炭素数1~18のアルカンジイル基、炭素数2~18のアルケンジイル基、環上に低級アルキル基のような置換基を有していてもよい、炭素数5~18のシクロアルカンジイル基、炭素数6~18のシクロアルキルアルカンジイル基、炭素数6~18のアレーンジイル基、炭素数7~18のアリールアルカンジイル基を挙げることができる。このR7としては、炭素数1~6のアルカンジイル基が好ましく、特に直鎖状アルカンジイル基、例えばメタンジイル基、エタンジイル基、プロパンジイル基、ブタンジイル基、ペンタンジイル基、ヘキサンジイル基を好ましく挙げることができる。
上記一般式(III)におけるR8、R11、R12、R13及びR14の炭素数1~18の一価の炭化水素基の具体例としては、メチル基、エチル基、1-プロピル基、2-プロピル基、1-ブチル基、2-メチル-1-プロピル基、2-ブチル基、2-メチル-2-プロピル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ビニル基、プロぺニル基、アリル基、ヘキセニル基、オクテニル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基等が挙げられる。
上記一般式(III)におけるR15の例としては、メタンジイル基、エタンジイル基、プロパンジイル基、ブタンジイル基、ペンタンジイル基、ヘキサンジイル基、オクタンジイル基、デカンジイル基、ドデカンジイル基等が挙げられる。
上記一般式(III)におけるR15の例としては、メタンジイル基、エタンジイル基、プロパンジイル基、ブタンジイル基、ペンタンジイル基、ヘキサンジイル基、オクタンジイル基、デカンジイル基、ドデカンジイル基等が挙げられる。
前記一般式(III)で表されるシランカップリング剤(C)の具体例としては、3-ヘキサノイルチオプロピルトリエトキシシラン、3-オクタノイルチオプロピルトリエトキシシラン、3-デカノイルチオプロピルトリエトキシシラン、3-ラウロイルチオプロピルトリエトキシシラン、2-ヘキサノイルチオエチルトリエトキシシラン、2-オクタノイルチオエチルトリエトキシシラン、2-デカノイルチオエチルトリエトキシシラン、2-ラウロイルチオエチルトリエトキシシラン、3-ヘキサノイルチオプロピルトリメトキシシラン、3-オクタノイルチオプロピルトリメトキシシラン、3-デカノイルチオプロピルトリメトキシシラン、3-ラウロイルチオプロピルトリメトキシシラン、2-ヘキサノイルチオエチルトリメトキシシラン、2-オクタノイルチオエチルトリメトキシシラン、2-デカノイルチオエチルトリメトキシシラン、2-ラウロイルチオエチルトリメトキシシラン等を挙げることができる。これらの内、3-オクタノイルチオプロピルトリエトキシシラン(Momentive Performance Materials社製、商標「NXTシラン」)が特に好ましい。
上記一般式(IV)で表わされるシランカップリング剤(C)の具体例は、いずれも平均組成式で表すものとして、
(C2H5O)3Si(CH2)3S2(CH2)6S2(CH2)3Si(OC2H5)3、
(C2H5O)3Si(CH2)3S2(CH2)10S2(CH2)3Si(OC2H5)3、
(C2H5O)3Si(CH2)3S3(CH2)6S3(CH2)3Si(OC2H5)3、
(C2H5O)3Si(CH2)3S4(CH2)6S4(CH2)3Si(OC2H5)3、
(C2H5O)3Si(CH2)3S(CH2)6S2(CH2)6S(CH2)3Si(OC2H5)3、
(C2H5O)3Si(CH2)3S(CH2)6S2.5(CH2)6S(CH2)3Si(OC2H5)3、
(C2H5O)3Si(CH2)3S(CH2)6S3(CH2)6S(CH2)3Si(OC2H5)3、
(C2H5O)3Si(CH2)3S(CH2)6S4(CH2)6S(CH2)3Si(OC2H5)3、
(C2H5O)3Si(CH2)3S(CH2)10S2(CH2)10S(CH2)3Si(OC2H5)3、
(C2H5O)3Si(CH2)3S4(CH2)2S4(CH2)6S4(CH2)3Si(OC2H5)3、
(C2H5O)3Si(CH2)3S2(CH2)6S2(CH2)6S2(CH2)3Si(OC2H5)3、
(C2H5O)3Si(CH2)3S(CH2)6S2(CH2)6S2(CH2)6S(CH2)3Si(OC2H5)3等で表される化合物が好適に挙げられる。
なお、上記一般式(IV)で表わされるシランカップリング剤(C)は、例えば特開2006-167919号公報に記載された方法で製造できる。また、市販品が広く利用できる。
(C2H5O)3Si(CH2)3S2(CH2)6S2(CH2)3Si(OC2H5)3、
(C2H5O)3Si(CH2)3S2(CH2)10S2(CH2)3Si(OC2H5)3、
(C2H5O)3Si(CH2)3S3(CH2)6S3(CH2)3Si(OC2H5)3、
(C2H5O)3Si(CH2)3S4(CH2)6S4(CH2)3Si(OC2H5)3、
(C2H5O)3Si(CH2)3S(CH2)6S2(CH2)6S(CH2)3Si(OC2H5)3、
(C2H5O)3Si(CH2)3S(CH2)6S2.5(CH2)6S(CH2)3Si(OC2H5)3、
(C2H5O)3Si(CH2)3S(CH2)6S3(CH2)6S(CH2)3Si(OC2H5)3、
(C2H5O)3Si(CH2)3S(CH2)6S4(CH2)6S(CH2)3Si(OC2H5)3、
(C2H5O)3Si(CH2)3S(CH2)10S2(CH2)10S(CH2)3Si(OC2H5)3、
(C2H5O)3Si(CH2)3S4(CH2)2S4(CH2)6S4(CH2)3Si(OC2H5)3、
(C2H5O)3Si(CH2)3S2(CH2)6S2(CH2)6S2(CH2)3Si(OC2H5)3、
(C2H5O)3Si(CH2)3S(CH2)6S2(CH2)6S2(CH2)6S(CH2)3Si(OC2H5)3等で表される化合物が好適に挙げられる。
なお、上記一般式(IV)で表わされるシランカップリング剤(C)は、例えば特開2006-167919号公報に記載された方法で製造できる。また、市販品が広く利用できる。
上記一般式(V)で表わされるシランカップリング剤(C)の具体例として、化学式(VI)、化学式(VII)及び化学式(VIII)が挙げられる。
化学式(VI)で表されるシランカップリング剤としては、Momentive Performance Materials社製、商標「NXT Low-V Silane」、が市販品として入手できる。
また、化学式(VII)で表されるシランカップリング剤としては、Momentive Performance Materials社製、商標「NXT Ultra Low-V Silane」、が同様に市販品として入手することができる。
更に、化学式(VIII)で表されるシランカップリング剤としては、Momentive Performance Materials社製、商標「NXT-Z」が同様に市販品として入手することができる。
上記一般式(III)、化学式(V)、化学式(VI)及び化学式(VII)で得られるシランカップリング剤は、保護されたメルカプト基を有するので、加硫工程以前の工程での加工中に初期加硫、すなわちスコーチの発生を防止することができるため、加工性が良好となる。
また、化学式(VI)、(VII)及び(VIII)で得られるシランカップリング剤はアルコキシシラン炭素数が多いため、カップリングで遊離したアルコールが揮発しにくいため、揮発性有機物たるVOCの発生が少なく、作業環境上好ましい。また、化学式(VIII)のシランカップリング剤はタイヤ性能として低発熱性を得ることから更に好ましい。
また、化学式(VII)で表されるシランカップリング剤としては、Momentive Performance Materials社製、商標「NXT Ultra Low-V Silane」、が同様に市販品として入手することができる。
更に、化学式(VIII)で表されるシランカップリング剤としては、Momentive Performance Materials社製、商標「NXT-Z」が同様に市販品として入手することができる。
上記一般式(III)、化学式(V)、化学式(VI)及び化学式(VII)で得られるシランカップリング剤は、保護されたメルカプト基を有するので、加硫工程以前の工程での加工中に初期加硫、すなわちスコーチの発生を防止することができるため、加工性が良好となる。
また、化学式(VI)、(VII)及び(VIII)で得られるシランカップリング剤はアルコキシシラン炭素数が多いため、カップリングで遊離したアルコールが揮発しにくいため、揮発性有機物たるVOCの発生が少なく、作業環境上好ましい。また、化学式(VIII)のシランカップリング剤はタイヤ性能として低発熱性を得ることから更に好ましい。
本発明に係るシランカップリング剤(C)は、上記一般式(II)~(V)で表わされる化合物の内、上記一般式(II)で表わされる化合物が特に好ましい。チオウレア類(E)はゴム成分(A)と反応するポリスルフィド結合部位の活性化を起こし易いからである。
本発明においては、シランカップリング剤(C)は一種を単独で用いても良く、二種以上を組み合わせて用いても良い。
いずれにおいても、シランカップリング(C)は、ゴム成分の60%以上を占める、SBRの主鎖に作用して、シリカとの親和性を強化するものである。上記に述べた、ゴム成分(A)の末端変性とは、シリカとの親和性を強化する対象部位は異なるが、広い意味で、両者の目的は一致した方向である。
本発明においては、シランカップリング剤(C)は一種を単独で用いても良く、二種以上を組み合わせて用いても良い。
いずれにおいても、シランカップリング(C)は、ゴム成分の60%以上を占める、SBRの主鎖に作用して、シリカとの親和性を強化するものである。上記に述べた、ゴム成分(A)の末端変性とは、シリカとの親和性を強化する対象部位は異なるが、広い意味で、両者の目的は一致した方向である。
本発明のゴム組成物の製造方法には、ウエット性を改良する目的で熱可塑性樹脂(D)を用いる。使用できる樹脂としては、分子量が数百から数千の熱可塑性樹脂で、天然ゴムや合成ゴムに配合することによって粘着性を付与する樹脂が挙げられ、種々の天然樹脂及び合成樹脂を使用することができる。
また、熱可塑性樹脂3~14質量部以上、及びチオウレア類(E)の一部又は全部を第1の混練段階で混練すると、本来熱可塑性樹脂を用いることで発生するゴム組成物の耐摩耗性の低下を有効に抑制することができ、耐摩耗性、ウエット性能を両立させることができる。
具体的には、ロジン系樹脂、テルペン系樹脂などの天然樹脂、石油系樹脂、フェノール系樹脂、石炭系樹脂、キシレン系樹脂といった樹脂について、分子量が好ましくは、500~5000、より好ましくは700~4000の合成樹脂が使用できる。
また、熱可塑性樹脂3~14質量部以上、及びチオウレア類(E)の一部又は全部を第1の混練段階で混練すると、本来熱可塑性樹脂を用いることで発生するゴム組成物の耐摩耗性の低下を有効に抑制することができ、耐摩耗性、ウエット性能を両立させることができる。
具体的には、ロジン系樹脂、テルペン系樹脂などの天然樹脂、石油系樹脂、フェノール系樹脂、石炭系樹脂、キシレン系樹脂といった樹脂について、分子量が好ましくは、500~5000、より好ましくは700~4000の合成樹脂が使用できる。
ロジン系樹脂としては、ガムロジン、トール油ロジン、ウッドロジン、水素添加ロジン、不均化ロジン、重合ロジン、変性ロジンのグリセリン、ペンタエリスリトールエステルといった樹脂が挙げられ、テルペン系樹脂としては、α-ピネン系、β-ピネン系、ジペンテン系等のテルペン樹脂、芳香族変性テルペン樹脂、テルペンフェノール樹脂、水素添加テルペン樹脂といった樹脂が挙げられる。
これらの天然樹脂の中でも、配合されたゴム組成物の耐摩耗性とグリップ特性の観点から、重合ロジン、テルペンフェノール樹脂、水素添加テルペン樹脂が好ましい。
これらの天然樹脂の中でも、配合されたゴム組成物の耐摩耗性とグリップ特性の観点から、重合ロジン、テルペンフェノール樹脂、水素添加テルペン樹脂が好ましい。
石油系樹脂は、例えば石油化学工業のナフサの熱分解により、エチレン、プロピレンなどの石油化学基礎原料とともに副生するオレフィンやジオレフィン等の不飽和炭化水素を含む分解油留分を混合物のままフリーデルクラフツ型触媒により重合して得られる。
該石油系樹脂としては、ナフサの熱分解によって得られるC5留分を重合または共重合して得られる脂肪族系石油樹脂、ナフサの熱分解によって得られるC9留分を重合または共重合して得られる芳香族系石油樹脂、前記C5留分とC9留分を共重合して得られる共重合系石油樹脂、水素添加系,ジシクロペンタジエン系のような脂環式化合物系石油樹脂、スチレン,置換スチレン,スチレンと他のモノマーとの共重合体であるスチレン系樹脂といった石油系樹脂が挙げられる。
該石油系樹脂としては、ナフサの熱分解によって得られるC5留分を重合または共重合して得られる脂肪族系石油樹脂、ナフサの熱分解によって得られるC9留分を重合または共重合して得られる芳香族系石油樹脂、前記C5留分とC9留分を共重合して得られる共重合系石油樹脂、水素添加系,ジシクロペンタジエン系のような脂環式化合物系石油樹脂、スチレン,置換スチレン,スチレンと他のモノマーとの共重合体であるスチレン系樹脂といった石油系樹脂が挙げられる。
ナフサの熱分解によって得られるC5留分には、通常1-ペンテン、2-ペンテン、2-メチル-1-ブテン、2-メチル-2-ブテン、3-メチル-1-ブテンのようなオレフィン系炭化水素、2-メチル-1,3-ブタジエン、1,2-ペンタジエン、1,3-ペンタジエン、3-メチル-1,2-ブタジエンのようなジオレフィン系炭化水素が含まれる。
また、C9留分を重合または共重合して得られる芳香族系石油樹脂とは、ビニルトルエン、インデンを主要なモノマーとする炭素数9の芳香族を重合した樹脂であり、ナフサの熱分解によって得られるC9留分の具体例としては、α-メチルスチレン、β-メチルスチレン、γ-メチルスチレンといったスチレン同族体やインデン、クマロン等のインデン同族体が挙げられる。
商品名としては、三井化学製ペトロジン、ミクニ化学製ペトライト、JX日鉱日石エネルギー製ネオポリマー、東ソー製ペトコール、ペトロタックといったものが挙げられる。
また、C9留分を重合または共重合して得られる芳香族系石油樹脂とは、ビニルトルエン、インデンを主要なモノマーとする炭素数9の芳香族を重合した樹脂であり、ナフサの熱分解によって得られるC9留分の具体例としては、α-メチルスチレン、β-メチルスチレン、γ-メチルスチレンといったスチレン同族体やインデン、クマロン等のインデン同族体が挙げられる。
商品名としては、三井化学製ペトロジン、ミクニ化学製ペトライト、JX日鉱日石エネルギー製ネオポリマー、東ソー製ペトコール、ペトロタックといったものが挙げられる。
さらに、前記C9留分からなる石油樹脂を変性した変性石油樹脂が、グリップ性及び工場作業性の両立を可能にする樹脂として、本発明では、好適に使用される。
変性石油樹脂としては、不飽和脂環式化合物で変性したC9系石油樹脂、水酸基を有する化合物で変性したC9系石油樹脂、不飽和カルボン酸化合物で変性したC9系石油樹脂が挙げられる。
変性石油樹脂としては、不飽和脂環式化合物で変性したC9系石油樹脂、水酸基を有する化合物で変性したC9系石油樹脂、不飽和カルボン酸化合物で変性したC9系石油樹脂が挙げられる。
好ましい不飽和脂環式化合物としては、シクロペンタジエン、メチルシクロペンタジエンなど、また、アルキルシクロペンタジエンのディールス・アルダー反応生成物として、ジシクロペンタジエン、シクロペンタジエン/メチルシクロペンタジエン共二量化物、トリシクロペンタジエン等が挙げられ、ジシクロペンタジエンが特に好ましい。
ジシクロペンタジエン変性C9系石油樹脂は、ジシクロペンタジエンおよびC9留分両者の存在下、熱重合といった方法で得ることができる。
ジシクロペンタジエン変性C9系石油樹脂としては、例えばJX日鉱日石エネルギー製ネオポリマー130Sが挙げられる。
ジシクロペンタジエン変性C9系石油樹脂は、ジシクロペンタジエンおよびC9留分両者の存在下、熱重合といった方法で得ることができる。
ジシクロペンタジエン変性C9系石油樹脂としては、例えばJX日鉱日石エネルギー製ネオポリマー130Sが挙げられる。
また、水酸基を有する化合物としては、アルコール化合物やフェノール化合物が挙げられる。
アルコール化合物の具体例としては、例えば、アリルアルコール、2-ブテン-1,4ジオール等の二重結合を有するアルコール化合物が挙げられる。
フェノール化合物としては、フェノール、クレゾール、キシレノール、p-t-ブチルフェノール、p-オクチルフェノール、p-ノニルフェノール等のアルキルフェノール類を使用できる。
これらの水酸基含有化合物は、単独で用いてもよく、2種以上を併用して使用してもよい。
アルコール化合物の具体例としては、例えば、アリルアルコール、2-ブテン-1,4ジオール等の二重結合を有するアルコール化合物が挙げられる。
フェノール化合物としては、フェノール、クレゾール、キシレノール、p-t-ブチルフェノール、p-オクチルフェノール、p-ノニルフェノール等のアルキルフェノール類を使用できる。
これらの水酸基含有化合物は、単独で用いてもよく、2種以上を併用して使用してもよい。
水酸基含有C9系石油樹脂は、石油留分とともにアクリル酸アルキルエステルまたはメタクリル酸アルキルエステルのようなモノマーを熱重合して石油樹脂中にエステル基を導入した後、該エステル基を還元する方法、石油樹脂中に二重結合を残存又は導入した後、当該二重結合を水和するといった方法によっても製造できる。
本発明では、水酸基含有C9系石油樹脂として、前記のように各種の方法により得られるものを使用できるが、性能面、製造面から見て、フェノール変性石油樹脂を使用するのが好ましく、フェノール変性石油樹脂は、C9留分をフェノールの存在下でカチオン重合して得られ、変性が容易であり、低価格である。
フェノール変性C9系石油樹脂としては、例えばJX日鉱日石エネルギー製ネオポリマー-E-130が挙げられる。
本発明では、水酸基含有C9系石油樹脂として、前記のように各種の方法により得られるものを使用できるが、性能面、製造面から見て、フェノール変性石油樹脂を使用するのが好ましく、フェノール変性石油樹脂は、C9留分をフェノールの存在下でカチオン重合して得られ、変性が容易であり、低価格である。
フェノール変性C9系石油樹脂としては、例えばJX日鉱日石エネルギー製ネオポリマー-E-130が挙げられる。
さらに、不飽和カルボン酸化合物で変性したC9系石油樹脂としては、C9系石油樹脂をエチレン性不飽和カルボン酸で変性したものを使用することができる。
かかるエチレン性不飽和カルボン酸の代表的なものとして、マレイン酸、無水マレイン酸、フマール酸、イタコン酸、テトラヒドロフタール酸、無水テトラヒドロフタール酸物、アクリル酸、メタクリル酸、またはシトラコン酸といった化合物が挙げられる。
不飽和カルボン酸変性C9系石油樹脂は、C9系石油樹脂及びエチレン系不飽和カルボン酸を熱重合することで得ることができる。
本発明においては、マレイン酸変性C9系石油樹脂が好ましい。
不飽和カルボン酸変性C9系石油樹脂としては、例えばJX日鉱日石エネルギー製ネオポリマー160が挙げられる。
かかるエチレン性不飽和カルボン酸の代表的なものとして、マレイン酸、無水マレイン酸、フマール酸、イタコン酸、テトラヒドロフタール酸、無水テトラヒドロフタール酸物、アクリル酸、メタクリル酸、またはシトラコン酸といった化合物が挙げられる。
不飽和カルボン酸変性C9系石油樹脂は、C9系石油樹脂及びエチレン系不飽和カルボン酸を熱重合することで得ることができる。
本発明においては、マレイン酸変性C9系石油樹脂が好ましい。
不飽和カルボン酸変性C9系石油樹脂としては、例えばJX日鉱日石エネルギー製ネオポリマー160が挙げられる。
また、本発明では、ナフサの熱分解によって得られるC5留分とC9留分の共重合樹脂を好適に使用することができる。
ここでC9留分としては、特に制限はないが、ナフサの熱分解によって得られたC9留分であることが好ましい。
具体的には、SCHILL&SEILACHER社製StruktolシリーズのTS30、TS30-DL、TS35、TS35-DLといった製品が挙げられる。
ここでC9留分としては、特に制限はないが、ナフサの熱分解によって得られたC9留分であることが好ましい。
具体的には、SCHILL&SEILACHER社製StruktolシリーズのTS30、TS30-DL、TS35、TS35-DLといった製品が挙げられる。
前記フェノール系樹脂としては、アルキルフェノールホルムアルデヒド系樹脂及びそのロジン変性体、アルキルフェノールアセチレン系樹脂、変性アルキルフェノール樹脂、テルペンフェノール樹脂といった樹脂が挙げられ、具体的にはノボラック型アルキルフェノール樹脂である日立化成工業社製の商品名ヒタノール1502、p-t-ブチルフェノールアセチレン樹脂であるBASF社製の商品名コレシンが挙げられる。
また、石炭系樹脂としては、クマロンインデン樹脂といった樹脂が挙げられ、キシレン系樹脂としては、キシレンホルムアルデヒド樹脂といった樹脂が挙げられる。
その他ポリブテンも粘着付与性を有する樹脂として使用することができる。
これらの合成樹脂の中で、配合されたゴム組成物の耐摩耗性とグリップ性能の観点から、C5留分とC9留分の共重合樹脂、C9留分を重合または共重合して得られる芳香族系石油樹脂、フェノール系樹脂及びクマロンインデン樹脂が好ましい。
その他ポリブテンも粘着付与性を有する樹脂として使用することができる。
これらの合成樹脂の中で、配合されたゴム組成物の耐摩耗性とグリップ性能の観点から、C5留分とC9留分の共重合樹脂、C9留分を重合または共重合して得られる芳香族系石油樹脂、フェノール系樹脂及びクマロンインデン樹脂が好ましい。
熱可塑性樹脂(D)はASTM E28-58-Tに基づく測定による軟化点が200℃以下であることが好ましく、さらには80~150℃の範囲であることが好ましい。
軟化点が200℃以下で、加工性が良好である。また、80℃以上ではウエット性能が適切である。
これらの観点から軟化点は90~120℃の範囲がより好ましい。
上記樹脂は、単独で使用してもよいし、2種以上を混合して使用してもよい。
熱可塑性樹脂(D)は、ゴム成分100質量部に対し、3~14質量部、好ましくは5~10質量部配合する。
軟化点が200℃以下で、加工性が良好である。また、80℃以上ではウエット性能が適切である。
これらの観点から軟化点は90~120℃の範囲がより好ましい。
上記樹脂は、単独で使用してもよいし、2種以上を混合して使用してもよい。
熱可塑性樹脂(D)は、ゴム成分100質量部に対し、3~14質量部、好ましくは5~10質量部配合する。
以上、(A)~(E)の必須成分および、加硫架橋に関係しない成分で、均一な分散を要する成分を、第1の混練段階で配合し混練する。なお、混練時間や温度の条件は上記に述べた通りである。また、上記述べた必須成分(A)~(E)について、必ずしも全量を第1の混練段階で配合すると限定するものではなく、一部を次の第2の混練段階で配合しても構わない。
必須ではない成分で、第1の混練段階で配合しても良いものとして、補強性充填剤としてカーボンブラックが挙げられる。使用できるカーボンブラックとしては特に制限はなく、各種粒径やストラクチャのものを用いることが可能であり、SAF、ISAF、HAF、FEF、GPFといった各種グレードの市販品から少なくとも1つ以上を適宜選んで用いることができる。
その他、亜鉛華、プロセスオイル、ステアリン酸といった通常ゴム組成物に用いるゴム薬品を第1の混練段階で配合してもよい。第1の混練段階では、シリカ(B)、シランカップリング剤(C)の効果を引き出すことが最大の目的であるから、このような成分と副反応を起こすような成分の配合は避けた方が好ましく、概ね、含窒素塩基性化合物の成分はシランカップリング剤(C)とは好ましくない反応が起こりうるので、ゴム成分(A)の末端変性で導入されているものを除き、第2の混練段階や、第1と第2の中間段階であって、もはや第1の混練段階で影響を及ぼす懸念がなくなった段階で配合し、混練してもよい。
次に、第2の混練段階では、架橋することにより、ゴム組成物の製造を完了する。本発明においては、加硫剤(F)を用いた硫黄による架橋を行う。加硫剤(F)として用いる硫黄は、粉末硫黄、硫黄華、脱酸硫黄、ゴム状硫黄、高分子硫黄といった各種硫黄を用いることができる。ゴム成分(A)100質量部に対し、1~10質量部、好ましくは1~7質量部、特に好ましくは2~5質量部の範囲で配合することができる。
また、加硫剤(F)の配合に伴い、加硫の進行を制御するために加硫促進剤を配合することができ、M:2-メルカプトベンゾチアゾール、DM:ジベンゾチアゾリルジスルフィド及びCZ: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のようなチアゾール系加硫促進剤;TT:テトラメチルチウラムスルフィド、TOT:テトラキス(2-エチルヘキシル)チウラムジスルフィドのようなチウラム系加硫促進剤;並びにDPG:ジフェニルグアニジンのようなグアニジン系といった加硫促進剤を挙げることができる。また、そもそもチオウレア類(E)は本願発明の製造方法では、シランカップリング剤(C)の効果を増強するためとして用いているが、従来からは加硫促進剤として知られており、この効果も含めて考慮し配合を適宜、加減してもよい。
その他、第2の混練段階に至ってから配合するのが好ましい成分として、老化防止剤の中でも、含窒素系の塩基性化合物である成分や、加硫活性化剤といったそもそも加硫に関係する段階で用いることで効果を及ぼすものが挙げられる。但し、加硫に関係する成分であっても、シランカップリング剤(C)のような成分に影響を及ぼさず、第1の混練段階で配合しておいても、影響を懸念する必要がない成分であればこの限りではない。
第2の混練段階での混練は、ゴム組成物の最高温度が60~140℃で行い、80~120℃で行うのが好ましく、100~120℃で行うのが特に好ましい。この混練段階では、加硫による架橋が進行するので、混練時間は10秒~20分であり、10秒~10分で行えるのが好ましく、20秒~5分で行えるのが特に好ましい。
第2の混練段階を経た後、最終的な製品とする成型のような過程においては、さらに温度を上げることで加硫架橋を完結させてもよい。
次に、本発明を実施例・比較例を用いて説明するが、本発明の構成は以下の実施例に限定されるものではない。以下の実施例・比較例について、表1の各段の上部に基づく配合とプロトコルで試験用タイヤを製造した。さらにサンプルの性能比較において、ウエット性能、耐摩耗性は以下の様に測定した。その結果は表1各段の下2行に併せて示した。
[試験用タイヤの製造]
ゴム成分(A)として、高TgのSBRまたは一部を天然ゴムとして50質量部、低TgのSBRについては、変性のものと未変性のものの場合をそれぞれ表1のように設定し、50質量部配合し、合計で100質量部とした。このゴム成分(A)に対し、シリカ(B)を50質量部、シランカップリング剤(C)を4質量部、熱可塑性樹脂(D)を表1に基づく質量部数で変えて配合し、表1でチオウレア配合混練段階を1とした場合にはチオウレア(E)を1質量部、その他の共通成分も配合したものを、165℃で1.2分、バンバリーミキサーにて混練し、第1の混練段階とした。引き続き、硫黄2質量部、加硫促進剤5質量部、表1でチオウレア配合混練段階を2とした場合にはチオウレア(E)を1質量部、その他の共通成分も配合したものを100℃で1分混練して、第2の混練段階とした。更に、以上の製造方法で得られたゴム組成物をトレッド部として用いて195/65R15のタイヤを成型し、160℃で15分加熱して加硫を完結させることで、試験用タイヤを製造した。
ゴム成分(A)として、高TgのSBRまたは一部を天然ゴムとして50質量部、低TgのSBRについては、変性のものと未変性のものの場合をそれぞれ表1のように設定し、50質量部配合し、合計で100質量部とした。このゴム成分(A)に対し、シリカ(B)を50質量部、シランカップリング剤(C)を4質量部、熱可塑性樹脂(D)を表1に基づく質量部数で変えて配合し、表1でチオウレア配合混練段階を1とした場合にはチオウレア(E)を1質量部、その他の共通成分も配合したものを、165℃で1.2分、バンバリーミキサーにて混練し、第1の混練段階とした。引き続き、硫黄2質量部、加硫促進剤5質量部、表1でチオウレア配合混練段階を2とした場合にはチオウレア(E)を1質量部、その他の共通成分も配合したものを100℃で1分混練して、第2の混練段階とした。更に、以上の製造方法で得られたゴム組成物をトレッド部として用いて195/65R15のタイヤを成型し、160℃で15分加熱して加硫を完結させることで、試験用タイヤを製造した。
[ウエット性能]
ウエット路面において、80km/hからブレーキテストを実施し、停止するまでの距離(m)の逆数を、比較例1のタイヤの場合を100として指数表示した。数値が大きい程、ウエット性能が良好なことを示す。
[耐摩耗性]
実車にて、舗装路面を1万km走行後、残溝を測定し、トレッドが1mm摩耗するのに要する走行距離を相対比較し、比較例1のタイヤの場合を100として、指数表示した。数値が大きい程、耐摩耗性が良好なことを示す。
ウエット路面において、80km/hからブレーキテストを実施し、停止するまでの距離(m)の逆数を、比較例1のタイヤの場合を100として指数表示した。数値が大きい程、ウエット性能が良好なことを示す。
[耐摩耗性]
実車にて、舗装路面を1万km走行後、残溝を測定し、トレッドが1mm摩耗するのに要する走行距離を相対比較し、比較例1のタイヤの場合を100として、指数表示した。数値が大きい程、耐摩耗性が良好なことを示す。
変性低TgSBR:日本ゼオン社製、Nipol NS616、50質量部、ヒドロキシル基含有ポリオルガノシロキサン変性
未変性低TgSBR:JSR株式会社製、JSR 1500
NR:天然ゴムRSS#3
高TgSBR:Dow Chemical社製、SLR6430、50質量部
シリカ:ローディア社製、Zeosil Premium 200MP、60質量部
シランカップリング剤:デグサ社製、硫黄含有シランカップリング剤、Si69
チオウレア:1質量部
熱可塑性樹脂:日本ゼオン社製、Quintone G100B、脂肪族・芳香族樹脂
カーボンブラック:15質量部
硫黄:2質量部
加硫促進剤:大内新興化学社製、ジフェニルグアニジン、ノクセラーD、3質量部
老化防止剤:フレキシス社製、6PPD、サントフレックス6PPD、2質量部
酸化亜鉛:2質量部
ステアリン酸:1質量部
未変性低TgSBR:JSR株式会社製、JSR 1500
NR:天然ゴムRSS#3
高TgSBR:Dow Chemical社製、SLR6430、50質量部
シリカ:ローディア社製、Zeosil Premium 200MP、60質量部
シランカップリング剤:デグサ社製、硫黄含有シランカップリング剤、Si69
チオウレア:1質量部
熱可塑性樹脂:日本ゼオン社製、Quintone G100B、脂肪族・芳香族樹脂
カーボンブラック:15質量部
硫黄:2質量部
加硫促進剤:大内新興化学社製、ジフェニルグアニジン、ノクセラーD、3質量部
老化防止剤:フレキシス社製、6PPD、サントフレックス6PPD、2質量部
酸化亜鉛:2質量部
ステアリン酸:1質量部
熱可塑性樹脂(D)の配合量が下限より小さく、第1混乱段階にてチオウレア類(E)を配合しない比較例1に比べ、比較例2で低TgSBRへの変性だけを施しても、効果は見られない。第1混練段階にてチオウレアを配合すると、比較例3のようにウエット性能・耐摩耗性の数値が増大傾向に向かい始める。比較例4のように低TgSBRの変性を行わなくても、それほど変化はみられない。比較例5のように樹脂量だけを増やしても、第1混練段階にてチオウレアを配合しなければ、耐摩耗性の減少傾向に向う。樹脂量を規定まで増やし、第1混練段階にてチオウレア配合下で混練すると、実施例1のように、ウエット性能・耐摩耗性の数値が増大し、効果が十分に現れる。樹脂量を増減させても規定範囲内であれば、実施例2~4のようにバランスのとれた効果発現が見られる。なお、実施例3は実施例2と同様の配合で、チオウレア類(E)として、ジエチルチオウレアを用いた実施例であるが、実施例2と同等の効果発現が見られる。また実施例5や6のように、高TgSBRを一部、天然ゴムとしても、効果発現が見られる。比較例6のように低TgSBRの変性を行わず、第1混練段階にてチオウレアを配合しなければ、樹脂量が規定範囲でも耐摩耗性が小さくなる。これは、比較例5と比べても、差がない。しかし、ここで再び第1混練段階にてチオウレアを配合すると、実施例7のようにウエット性能・耐摩耗性の数値が増大し、効果が十分に現れる。
低TgSBRの変性を行い、第1混練段階にてチオウレア配合下で混練する際に、熱可塑性樹脂を規定範囲より増やした比較例7では、ウエット性能は増大するが、耐摩耗性で、向上が見られず、再び、樹脂量を規定範囲内に収めた実施例8では、耐摩耗性に回復傾向がみられる。さらに減らすと、実施例9のようにウエット性能・耐摩耗性の数値のバランスが回復する。比較例8のように実施例9より熱可塑性樹脂量を同等で多めにして、第1混練段階にてチオウレアを配合しないと、耐摩耗性が減少する。
低TgSBRの変性を行い、第1混練段階にてチオウレア配合下で混練する際に、熱可塑性樹脂を規定範囲より増やした比較例7では、ウエット性能は増大するが、耐摩耗性で、向上が見られず、再び、樹脂量を規定範囲内に収めた実施例8では、耐摩耗性に回復傾向がみられる。さらに減らすと、実施例9のようにウエット性能・耐摩耗性の数値のバランスが回復する。比較例8のように実施例9より熱可塑性樹脂量を同等で多めにして、第1混練段階にてチオウレアを配合しないと、耐摩耗性が減少する。
本発明により、湿潤路面でも、安全に走行できる制動性に優れ、耐摩耗性においても良好なタイヤ用のゴム組成物製造方法が示される。
Claims (4)
- スチレン-ブタジエン共重合体ゴムを60%以上含むゴム成分(A)100質量部に対し;
シリカ(B)30~80質量部;
シランカップリング剤(C)5~14質量部;
熱可塑性樹脂(D)3~14部;
チオウレア及びジエチルチオウレアから少なくとも一つが選ばれるチオウレア類(E);及び加硫剤(F)を含むゴム組成物の製造方法であって、
該製造方法は、前記ゴム組成物を複数段階で混練する混練工程を含み、
該混練工程は、
前記ゴム成分(A)100質量部、前記シリカ(B)、前記シランカップリング剤(C)2質量部以上、熱可塑性樹脂(D)3~14質量部、及び前記チオウレア類(E)の一部又は全部を混練する第1の混練段階と、
前記第1の混練段階の後に、前記第1の混練段階における混練によって調製された混練物と前記加硫剤(F)とを混練する第2の混練段階を含むことを特徴とするゴム組成物の製造方法。 - 前記スチレン-ブタジエン共重合体ゴムを60%以上含むゴム成分(A)の一部または全部が末端変性されていることを特徴とする、請求項1に記載のゴム組成物の製造方法。
- 前記スチレン-ブタジエン共重合体ゴムを60質量%以上含むゴム成分(A)は2種類のガラス転移温度Tgが異なるスチレン-ブタジエン共重合体ゴムを含み、それぞれについて、低Tgのスチレン-ブタジエン共重合体ゴム質量部数/高Tgのスチレン-ブタジエン共重合体ゴム質量部数≧1を満たすことを特徴とする、請求項1または2に記載のゴム組成物の製造方法。
- 前記スチレン-ブタジエン共重合体ゴムを60%以上含むゴム成分(A)に含まれる2種類のスチレン-ブタジエン共重合体ゴムのうち、低Tgのものが変性されていることを特徴とする、請求項1~3のいずれか1つに記載のゴム組成物の製造方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201680015055.7A CN107428950A (zh) | 2015-03-11 | 2016-03-10 | 轮胎用橡胶组合物的制造方法 |
US15/556,715 US20180057667A1 (en) | 2015-03-11 | 2016-03-10 | Method for producing rubber composition for tire |
EP16761809.9A EP3269759A4 (en) | 2015-03-11 | 2016-03-10 | Method for producing rubber composition for tires |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015-048791 | 2015-03-11 | ||
JP2015048791A JP2016169268A (ja) | 2015-03-11 | 2015-03-11 | タイヤ用ゴム組成物の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2016143843A1 true WO2016143843A1 (ja) | 2016-09-15 |
Family
ID=56879504
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2016/057507 WO2016143843A1 (ja) | 2015-03-11 | 2016-03-10 | タイヤ用ゴム組成物の製造方法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20180057667A1 (ja) |
EP (1) | EP3269759A4 (ja) |
JP (1) | JP2016169268A (ja) |
CN (1) | CN107428950A (ja) |
WO (1) | WO2016143843A1 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2017077713A1 (ja) * | 2015-11-05 | 2018-08-23 | 株式会社ブリヂストン | ゴム組成物の製造方法およびタイヤ |
CN110087907A (zh) * | 2016-12-22 | 2019-08-02 | 米其林集团总公司 | 包含特定烃类树脂的橡胶组合物 |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109153824A (zh) | 2016-06-01 | 2019-01-04 | 株式会社普利司通 | 橡胶组合物和轮胎 |
JP6870978B2 (ja) * | 2016-12-15 | 2021-05-12 | Toyo Tire株式会社 | タイヤ用ゴム組成物、及びそれを用いた空気入りタイヤ |
JP2020196841A (ja) * | 2019-06-05 | 2020-12-10 | 住友ゴム工業株式会社 | 未加硫ゴム組成物の分析方法 |
IT201900012636A1 (it) * | 2019-07-23 | 2021-01-23 | Bridgestone Europe Nv Sa | Metodo per produrre un dispositivo elettronico per un articolo di gomma |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH093245A (ja) * | 1995-04-17 | 1997-01-07 | Sumitomo Chem Co Ltd | ゴム組成物、ゴム組成物の製造方法及びタイヤトレッド |
JPH11130908A (ja) * | 1997-10-29 | 1999-05-18 | Sumitomo Rubber Ind Ltd | ゴム組成物 |
JPH11286575A (ja) * | 1998-04-01 | 1999-10-19 | Nippon Zeon Co Ltd | ジエン系ゴム組成物 |
WO2008123306A1 (ja) * | 2007-03-27 | 2008-10-16 | Bridgestone Corporation | タイヤトレッド用ゴム組成物の製造方法 |
WO2012115211A1 (ja) * | 2011-02-23 | 2012-08-30 | 株式会社ブリヂストン | ゴム組成物、それを用いたタイヤ、及びゴム組成物の製造方法 |
JP2012520926A (ja) * | 2009-03-19 | 2012-09-10 | スティロン ヨーロッパ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 新規なスチレンを含有するスチレンブタジエンゴム |
WO2012161229A1 (ja) * | 2011-05-25 | 2012-11-29 | 株式会社ブリヂストン | ゴム組成物の製造方法 |
JP2013213167A (ja) * | 2012-04-03 | 2013-10-17 | Bridgestone Corp | ゴム組成物の製造方法 |
JP2013539814A (ja) * | 2010-10-13 | 2013-10-28 | エクソンモービル ケミカル パテンツ インコーポレイテッド | エラストマー組成物のためにシラン官能化炭化水素ポリマー改質剤 |
WO2016035242A1 (ja) * | 2014-09-02 | 2016-03-10 | 株式会社ブリヂストン | ゴム組成物の製造方法、ゴム組成物及びタイヤ |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1176167B1 (en) * | 2000-07-26 | 2007-03-07 | Sumitomo Rubber Industries Ltd. | Rubber composition for tyre and pneumatic tyre |
WO2008013090A1 (fr) * | 2006-07-24 | 2008-01-31 | Asahi Kasei Chemicals Corporation | Polymère de diène conjugué modifié et procédé de production de celui-ci |
US8459319B2 (en) * | 2009-08-31 | 2013-06-11 | The Goodyear Tire & Rubber Company | Tire with rubber tread containing combination of resin blend and functionalized elastomer |
FR2952644B1 (fr) * | 2009-11-17 | 2011-12-30 | Michelin Soc Tech | Pneumatique dont la bande de roulement comporte un elastomere thermoplastique |
DE102012100321B4 (de) * | 2011-02-18 | 2018-02-15 | Toyo Tire & Rubber Co., Ltd. | Verfahren zur Herstellung einer Gummizusammensetzung, Gummizusammensetzung, Vulkanisiertes Produkt und Verwendung einer Gummizusammensetzung in einem luftgefüllten Reifen |
JP5838089B2 (ja) * | 2011-12-26 | 2015-12-24 | 株式会社ブリヂストン | ゴム組成物の製造方法 |
-
2015
- 2015-03-11 JP JP2015048791A patent/JP2016169268A/ja active Pending
-
2016
- 2016-03-10 CN CN201680015055.7A patent/CN107428950A/zh active Pending
- 2016-03-10 WO PCT/JP2016/057507 patent/WO2016143843A1/ja active Application Filing
- 2016-03-10 US US15/556,715 patent/US20180057667A1/en not_active Abandoned
- 2016-03-10 EP EP16761809.9A patent/EP3269759A4/en not_active Withdrawn
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH093245A (ja) * | 1995-04-17 | 1997-01-07 | Sumitomo Chem Co Ltd | ゴム組成物、ゴム組成物の製造方法及びタイヤトレッド |
JPH11130908A (ja) * | 1997-10-29 | 1999-05-18 | Sumitomo Rubber Ind Ltd | ゴム組成物 |
JPH11286575A (ja) * | 1998-04-01 | 1999-10-19 | Nippon Zeon Co Ltd | ジエン系ゴム組成物 |
WO2008123306A1 (ja) * | 2007-03-27 | 2008-10-16 | Bridgestone Corporation | タイヤトレッド用ゴム組成物の製造方法 |
JP2012520926A (ja) * | 2009-03-19 | 2012-09-10 | スティロン ヨーロッパ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 新規なスチレンを含有するスチレンブタジエンゴム |
JP2013539814A (ja) * | 2010-10-13 | 2013-10-28 | エクソンモービル ケミカル パテンツ インコーポレイテッド | エラストマー組成物のためにシラン官能化炭化水素ポリマー改質剤 |
WO2012115211A1 (ja) * | 2011-02-23 | 2012-08-30 | 株式会社ブリヂストン | ゴム組成物、それを用いたタイヤ、及びゴム組成物の製造方法 |
WO2012161229A1 (ja) * | 2011-05-25 | 2012-11-29 | 株式会社ブリヂストン | ゴム組成物の製造方法 |
JP2013213167A (ja) * | 2012-04-03 | 2013-10-17 | Bridgestone Corp | ゴム組成物の製造方法 |
WO2016035242A1 (ja) * | 2014-09-02 | 2016-03-10 | 株式会社ブリヂストン | ゴム組成物の製造方法、ゴム組成物及びタイヤ |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
See also references of EP3269759A4 * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2017077713A1 (ja) * | 2015-11-05 | 2018-08-23 | 株式会社ブリヂストン | ゴム組成物の製造方法およびタイヤ |
CN110087907A (zh) * | 2016-12-22 | 2019-08-02 | 米其林集团总公司 | 包含特定烃类树脂的橡胶组合物 |
CN110087907B (zh) * | 2016-12-22 | 2021-03-19 | 米其林集团总公司 | 包含特定烃类树脂的橡胶组合物 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP3269759A1 (en) | 2018-01-17 |
JP2016169268A (ja) | 2016-09-23 |
CN107428950A (zh) | 2017-12-01 |
EP3269759A4 (en) | 2018-03-28 |
US20180057667A1 (en) | 2018-03-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2016143843A1 (ja) | タイヤ用ゴム組成物の製造方法 | |
KR101582169B1 (ko) | 타이어용 고무 조성물 | |
US20100190885A1 (en) | Tire with rubber component containing silica and use of combination of blocked and unblocked alkoxyorganomercaptosilane coupling agents | |
JP5776356B2 (ja) | タイヤトレッド用ゴム組成物 | |
JP6799665B2 (ja) | ゴムブレンド、硫黄架橋性ゴム混合物、および車両用タイヤ | |
JP6799666B2 (ja) | 硫黄架橋性ゴム混合物および車両用タイヤ | |
JP2019524956A (ja) | 硫黄架橋性ゴム混合物および車両用タイヤ | |
JP6349999B2 (ja) | ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤ | |
JP2019523328A (ja) | ゴムブレンド、硫黄架橋性ゴム混合物、および車両用タイヤ | |
JP2008163125A (ja) | ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤ | |
US20220235207A1 (en) | Tire Tread Rubber Composition And Related Methods | |
EP3450491B1 (en) | Rubber composition | |
US20210300118A1 (en) | Tire Tread Rubber Composition | |
US20210300116A1 (en) | Tire Tread Rubber Composition | |
JP2019524950A (ja) | 硫黄架橋性ゴム混合物および車両用タイヤ | |
JP2018172639A (ja) | ゴム組成物およびタイヤ | |
JP2016008284A (ja) | タイヤ用ゴム組成物 | |
JP2019524951A (ja) | ゴムブレンド、硫黄架橋性ゴム混合物および車両用タイヤ | |
JP6305796B2 (ja) | アルコキシ変性ジエン系ゴムの製造方法及びそれを用いたゴム組成物 | |
JP2019524953A (ja) | 硫黄架橋性ゴム混合物および車両用タイヤ | |
WO1998023677A1 (fr) | Charge pour le renforcement des caoutchoucs et compositions de caoutchoucs les contenant | |
JP5415787B2 (ja) | トレッド用ゴム組成物及び空気入りタイヤ | |
US20240117159A1 (en) | Tire Having Tread Of Specified Rubber Composition And Related Methods | |
WO2022124147A1 (ja) | ゴム組成物、ゴム組成物の製造方法及びタイヤ | |
CN116194306A (zh) | 重负荷轮胎用橡胶组合物 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 16761809 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 15556715 Country of ref document: US |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
REEP | Request for entry into the european phase |
Ref document number: 2016761809 Country of ref document: EP |