WO2018211932A1 - タイヤ用ゴム組成物及びタイヤ - Google Patents

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WO2018211932A1
WO2018211932A1 PCT/JP2018/016850 JP2018016850W WO2018211932A1 WO 2018211932 A1 WO2018211932 A1 WO 2018211932A1 JP 2018016850 W JP2018016850 W JP 2018016850W WO 2018211932 A1 WO2018211932 A1 WO 2018211932A1
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carbon atoms
rubber composition
carbon black
tire
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彩 斉木
悟司 浜谷
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株式会社ブリヂストン
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    • C08L2207/32Properties characterising the ingredient of the composition containing low molecular weight liquid component
    • C08L2207/322Liquid component is processing oil

Definitions

  • the present invention relates to a rubber composition for a tire and a tire.
  • a tire rubber composition used for a tire tread or the like is desired to have a low tan ⁇ and an excellent low heat generation property.
  • Patent Document 1 contains carbon black and a specific hydrazide compound in an elastomer containing natural rubber for the purpose of improving the chemical interaction between the rubber component and carbon black.
  • a rubber composition is disclosed.
  • Patent Document 1 the technology disclosed in Patent Document 1 is not sufficient in terms of low heat generation properties and needs to be further improved in consideration of demands for reducing the fuel consumption of automobiles. Further, in addition to the improvement in low heat generation, further improvement in wear resistance has been desired.
  • an object of the present invention is to provide a rubber composition for a tire excellent in low heat buildup and wear resistance. Another object of the present invention is to provide a tire excellent in low heat buildup and wear resistance.
  • rubber composition for a tire containing a rubber component and a filler
  • the present inventors have studied the rubber composition.
  • a specific carbon black dispersant such as a hydrazide compound having a specific structure
  • the interaction between the rubber component and carbon black can be enhanced.
  • the carbon black dispersant may be adsorbed on the silica surface, so that a sufficient carbon black coupling effect is not realized.
  • this compound shields the silica and can suppress the adsorption of the carbon black dispersant by the silica. It has been found that a coupling effect between a rubber component and carbon black can be obtained with high efficiency, and an excellent low heat generation property and wear resistance not found in the prior art can be realized.
  • the tire rubber composition of the present invention is a rubber composition containing a rubber component containing a diene rubber, carbon black and silica, and the rubber composition is represented by the formulas (I) to (V).
  • a carbon black dispersant which is at least one selected from the group consisting of a salt of the compound represented by formula (IV), a solvate and a solvate of the salt, and a Hansen solubility parameter (HSP)
  • HSP Hansen solubility parameter
  • A is an aryl group, and the aryl group has at least one polar group. When the aryl group has two or more polar groups, the polar groups may be the same or different.
  • R 11 and R 12 are each independently at least one substituent selected from the group consisting of a hydrogen atom, an acyl group, an amide group, an alkyl group, a cycloalkyl group, and an aryl group, The substituent may contain one or more of oxygen, sulfur and nitrogen atoms.)
  • A is an aryl group, and the aryl group has at least one polar group. When the aryl group has two or more polar groups, the polar groups may be the same or different.
  • R 13 is a substituent composed of an alkylene group, a cycloalkylene group or an arylene group, and the substituent may contain one or more of oxygen, sulfur and nitrogen atoms.
  • R represents a linear or branched alkylene group having 1 to 6 carbon atoms.
  • R 1 is an optionally substituted alkanediyl group having 2 to 12 carbon atoms, an optionally substituted cycloalkanediyl group having 3 to 12 carbon atoms, or * -B.
  • R 1 -Ar-B 2- * group * represents a bond
  • B 1 and B 2 represent a single bond or an alkanediyl group having 1 to 12 carbon atoms
  • Ar has a substituent And a divalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 12 carbon atoms
  • R 2 and R 3 each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or 6 to 6 carbon atoms.
  • R 12 represents an aryl group, a hydroxy group, or an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or is bonded to each other to form an alkanediyl group having 2 to 12 carbon atoms
  • R 4 is a hydroxy group, having 1 to 6 carbon atoms
  • 5 represents an arylalkoxy group, —NR 5 R 6 or —O ⁇ (Y n + ) 1 / n
  • R 5 and R 6 each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
  • X represents —NH— or —O—.
  • M n + represents H + or an n-valent metal ion.
  • N represents an integer of 1 or 2.
  • R 31 and R 32 each independently represents a hydrogen atom or a C 1-6 carbon atom. Represents an alkyl group, or R 31 and R 32 are bonded to each other to form a ring together with the nitrogen atom to which they are bonded, and m represents an integer of 2 to 9.
  • the carbon black dispersant is contained in an amount of 0.05 to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component. This is because more excellent low heat generation and wear resistance can be realized.
  • the tire rubber composition of the present invention preferably contains 3 to 30% by mass of the compound having an HSP of 27 or more based on the silica content. This is because more excellent low heat generation and wear resistance can be realized.
  • the rubber component preferably contains 60% by mass or more of natural rubber, the content of carbon black in the rubber composition is a, and the content of silica is When b is satisfied, it is more preferable to satisfy the following relational expression. 0.05 ⁇ b / (a + b) ⁇ 0.9 This is because more excellent low heat generation and wear resistance can be realized.
  • the compound having an HSP of 27 or more includes at least one atom selected from fatty acids having 9 or more carbon atoms, nitrogen, and oxygen. This is because more excellent low heat generation and wear resistance can be realized.
  • the tire of the present invention is characterized by using the tire rubber composition of the present invention described above. By providing the above configuration, it is possible to realize excellent low heat generation and wear resistance.
  • the present invention it is possible to provide a rubber composition for a tire excellent in low heat buildup and wear resistance. Further, according to the present invention, it is possible to provide a tire excellent in low heat buildup and wear resistance.
  • the rubber composition for tires of the present invention is a rubber composition containing a rubber component, carbon black and silica.
  • the rubber component contained in the rubber composition for tires of the present invention is a rubber component containing a diene rubber, and natural rubber and any synthetic rubber can be used for the diene rubber.
  • the diene rubber in the rubber component is preferably a main component, specifically 60 mass% or more, and more preferably 80 mass% or more.
  • the diene rubber examples include natural rubber, polyisoprene rubber (IR), styrene / butadiene copolymer rubber (SBR), and polybutadiene rubber (BR).
  • natural rubber is used. Is preferred. This is because more excellent low heat generation properties and wear resistance can be realized.
  • the said diene type rubber gum, you may contain individually by 1 type, and may contain as a 2 or more types of blend.
  • the content of natural rubber is preferably 60% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, and particularly preferably 80% by mass or more. preferable. This is because more excellent low heat buildup and wear resistance can be obtained.
  • the tire rubber composition of the present invention further includes carbon black in addition to the rubber component described above.
  • the type and content of the carbon black are not particularly limited, and can be appropriately selected according to required performance.
  • the carbon black include carbon blacks such as GPF, FEF, SRF, HAF, ISAF, IISAF, and SAF grade, and any one kind or a mixture of plural kinds may be used.
  • the content of the carbon black is preferably 10 to 160 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component, from the viewpoint that more excellent low heat build-up and wear resistance can be realized.
  • the amount is more preferably ⁇ 80 parts by mass, and particularly preferably 30 to 60 parts by mass.
  • the tire rubber composition of the present invention further includes silica in addition to the above-described rubber component and carbon black.
  • silica in addition to the above-described rubber component and carbon black.
  • the type and content of the silica are not particularly limited, and can be appropriately selected according to required performance. Examples of the type of silica include wet silica, dry silica, colloidal silica, and the like. Any one type may be used, or a plurality of types may be mixed and used.
  • the content of the silica is preferably 1 to 90 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component, from the viewpoint that more excellent low heat buildup and wear resistance can be realized. More preferably, it is 70 parts by mass.
  • the carbon black and the silica when the carbon black content is a and the silica content b is b. 0.05 ⁇ b / (a + b) ⁇ 0.9 More preferably, 0.1 ⁇ b / (a + b) ⁇ 0.7 It is particularly preferable to satisfy In addition, about content a and b, all are the masses (or ratio of mass) contained in a rubber composition.
  • the rubber composition for tires of the present invention includes the above-described rubber component, compounds represented by formulas (I) to (V), and salts, solvates and salts of the compounds represented by formula (IV)
  • a carbon black dispersant which is at least one selected from the group consisting of Japanese products. By including these carbon black dispersants, a coupling effect between the rubber component and carbon black can be obtained with high efficiency, and the dispersibility of carbon black in the rubber composition can be enhanced.
  • a rubber composition having enhanced dispersibility of carbon black can achieve excellent low heat buildup and wear resistance.
  • the content of the carbon black dispersant is not particularly limited, but from the viewpoint of obtaining better low heat generation and wear resistance, 0.05 to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component. Part, preferably 0.05 to 20 parts by weight, more preferably 0.05 to 10 parts by weight, and particularly preferably 0.05 to 5 parts by weight.
  • the content of the carbon black dispersant is 0.05 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the rubber component, a sufficient carbon black dispersion effect can be obtained, so that further excellent low heat generation and wear resistance can be realized.
  • the content of the carbon black dispersant is 30 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the rubber component, other physical properties such as strength are not deteriorated.
  • A represents an aryl group.
  • the aryl group has at least one polar group at an arbitrary position.
  • the polar groups may be the same or different.
  • R 11 and R 12 in formula (I) are each independently at least one substituent selected from the group consisting of a hydrogen atom, an acyl group, an amide group, an alkyl group, a cycloalkyl group, and an aryl group. is there. Further, these substituents may contain one or more of oxygen, sulfur and nitrogen atoms.
  • the aryl group represented by A has a high affinity with a filler such as carbon black, and the portion having a hydrazide skeleton has a high affinity with the rubber component. Therefore, the chemical interaction between the rubber component and the filler such as carbon black can be greatly improved by being blended in the rubber composition. As a result, the hysteresis due to the friction between the fillers can be reduced, and as a result, extremely low exothermicity can be obtained as compared with the prior art. In addition, by improving the dispersibility of the filler, it is possible to achieve better reinforcement. In addition, the chemical interaction between the rubber component and the filler is greatly improved. As a result, the scorch is improved while maintaining the low exothermic property of the rubber composition (because the scorch time becomes longer), and the processability is also improved. Is possible.
  • examples of the aryl group represented by A in the compound represented by the formula (I) include aromatic hydrocarbon groups such as a phenyl group, a naphthyl group, an anthryl group, a phenanthryl group, and a triphenylenyl group.
  • the aryl group is preferably a phenyl group or a naphthyl group, and more preferably a phenyl group. Since it exhibits an affinity with an excellent filler, it is possible to realize a superior low heat generation property, and the number of aromatic rings can be reduced, which is advantageous in terms of cost and also in terms of practicality.
  • the number of the polar groups which the aryl group shown by A in the compound represented by the said formula (I) has is two or more. This is because by having two or more polar groups in the aromatic ring of the aryl group, high affinity with a filler such as carbon black can be obtained.
  • the type of the polar group is not particularly limited, and examples thereof include an amino group, an imino group, a nitrile group, an ammonium group, an imide group, an amide group, a hydrazo group, an azo group, a diazo group, a hydroxyl group, and a carboxy group.
  • at least one of the polar groups is preferably a hydroxyl group, an amino group or a nitro group, more preferably a hydroxyl group, and particularly preferably at least two are hydroxyl groups. This is because the rubber composition exhibits excellent affinity with the filler and can further improve the low heat buildup of the rubber composition.
  • R 11 and R 12 are independently a hydrogen atom, an acyl group, an amide group, an alkyl group, a cycloalkyl group, and an aryl group. It is at least one substituent selected from the group consisting of groups. In addition, these substituents may contain 1 or more types of oxygen, sulfur, and a nitrogen atom. Furthermore, R 11 and R 12 are preferably a hydrogen atom or an alkyl group among the substituents described above, and more preferably R 11 and R 12 are both hydrogen atoms. This is because it has a high affinity with the rubber component, and more excellent low heat build-up and processability can be obtained.
  • examples of the compound represented by the above formula (I) include 3-hydroxy-2-naphthoic acid hydrazide, 2,3-dihydroxybenzohydrazide, 2,4-dihydroxybenzohydrazide, 2,5-dihydroxy. Examples thereof include benzohydrazide and 2,6-dihydroxybenzohydrazide.
  • the molecular weight of the compound represented by the formula (I) is preferably 200 or less, and more preferably 180 or less. This is because the affinity with each molecule of the diene rubber is increased, a more excellent low heat generation property can be obtained, and the wear resistance can be improved.
  • the melting point of the compound represented by the formula (I) is preferably 80 ° C. or higher and lower than 250 ° C., more preferably 80 to 200 ° C. This is because, by lowering the melting point of the hydrazide compound, the affinity with the diene-based molecules is increased, a more excellent low heat generation property can be obtained, and the wear resistance can be increased.
  • A is an aryl group, and the aryl group has at least one polar group.
  • the polar groups may be the same or different. Also good.
  • R 13 in the formula (II) is a substituent consisting of an alkylene group, a cycloalkylene group or an arylene group. Further, these substituents may contain one or more of oxygen, sulfur and nitrogen atoms.
  • the aromatic ring having the polar group represented by A has a high affinity with a filler such as carbon black, and the portion having a hydrazone skeleton is a rubber component. Since it has high affinity, the chemical interaction between the rubber component and the filler can be greatly improved by being blended in the rubber composition. As a result, the hysteresis due to the friction between the fillers can be reduced, and as a result, extremely low exothermicity can be obtained as compared with the prior art. In addition, by improving the dispersibility of the filler, it is possible to achieve better reinforcement. In addition, the chemical interaction between the rubber component and the filler is greatly improved. As a result, the scorch is improved while maintaining the low exothermic property of the rubber composition (because the scorch time becomes longer), and the processability is also improved. Is possible.
  • the number of polar groups of the aromatic ring represented by A in the compound represented by the formula (II) is 2 or more, and preferably 3 or more.
  • a filler such as carbon black. In the case of less than two, the affinity with the filler is sufficient.
  • the low heat build-up of the rubber composition may be reduced.
  • the type of the polar group is not particularly limited, and examples thereof include an amino group, an imino group, a nitrile group, an ammonium group, an imide group, an amide group, a hydrazo group, an azo group, a diazo group, a hydroxyl group, and a carboxy group.
  • the polar group preferably includes a hydroxyl group or an amino group, and more preferably includes a hydroxyl group. This is because the rubber composition exhibits excellent affinity with the filler and can further improve the low heat buildup of the rubber composition.
  • the aromatic ring represented by A is preferably 2 or more, more preferably 3 or more. Because of its excellent affinity with fillers, it can realize better low heat generation.
  • R 13 is a functional group composed of an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, a cycloalkylene group, or an arylene group. These functional groups may contain one or more of oxygen, sulfur and nitrogen atoms.
  • examples of the compound represented by the above formula (II) include 3-hydroxy-N ′-(1,3-dimethylbutylidene) -2-naphthoic acid hydrazide, 2,3-dihydroxy-N ′.
  • the benzimidazolyl alkylthiosulfuric acid represented by the formula (III) is characterized in that it has a structure in which an alkyl group having a thiosulfuric acid group is substituted at the 2-position of benzimidazole.
  • Examples of the benzimidazolylalkylthiosulfuric acid include S-((benzimidazolyl-2) methyl) thiosulfuric acid, S- (2- (benzimidazolyl-2) ethyl) thiosulfuric acid, S- (3- (benzimidazolyl-2).
  • N-propyl) thiosulfuric acid S- (2- (benzimidazolyl-2) isopropyl) thiosulfuric acid, S- (4- (benzimidazolyl-2) n-butyl) thiosulfuric acid, S- (5- (benzimidazolyl) -2) n-pentyl) thiosulfuric acid, S- (6- (benzimidazolyl-2) n-hexyl) thiosulfuric acid and the like.
  • the benzimidazolyl alkylthiosulfuric acid can be synthesized by a known method. For example, it can be synthesized by reacting a metal thiosulfate salt of an alkyl carboxylic acid (hereinafter referred to as a precursor) with o-phenylenediamine in water in the presence of hydrochloric acid.
  • a metal thiosulfate salt of an alkyl carboxylic acid hereinafter referred to as a precursor
  • o-phenylenediamine o-phenylenediamine
  • the reaction temperature between the precursor and o-phenylenediamine is preferably 80 to 120 ° C., and the reaction time is appropriately determined according to the set reaction temperature, but is in the range of 2 to 24 hours. Is preferred.
  • This reaction produces benzimidazolylalkylthiosulfate hydrochloride.
  • the hydrochloride is neutralized with an aqueous caustic soda solution to produce benzimidazolylalkylthiosulfuric acid.
  • the benzimidazolylalkylthiosulfuric acid can be isolated and purified by neutralizing, concentrating the reaction solution to dryness, and extracting with a suitable solvent. Examples of the solvent used for this extraction include methanol, ethanol, 2-propanol and the like.
  • the precursor can be obtained by reacting a haloalkylcarboxylic acid and a metal salt of thiosulfuric acid in a suitable solvent such as water.
  • a suitable solvent such as water.
  • the reaction time and reaction temperature for synthesizing the precursor are not particularly limited, but the reaction temperature is preferably 0 to 90 ° C, more preferably 40 to 80 ° C.
  • the reaction time is preferably 1 to 12 hours, more preferably 2 to 8 hours.
  • the solvent used for the reaction include water, methanol, ethanol, 2-propanol, acetonitrile, dimethoxyethane, tetrahydrofuran, dioxane and the like. These solvents can be used alone or in combination of two or more.
  • haloalkylcarboxylic acid examples include monochloroacetic acid, 2-chloropropionic acid, 3-chloropropionic acid, 3-chlorobutanoic acid, 4-chlorobutanoic acid, 5-chloropentanoic acid, 6-chlorohexanoic acid, monobromoacetic acid, Examples include 3-bromopropionic acid.
  • metal salt of thiosulfuric acid include lithium thiosulfate, sodium thiosulfate, potassium thiosulfate, magnesium thiosulfate, cesium thiosulfate, cobalt thiosulfate, copper thiosulfate, and zinc thiosulfate.
  • Compound represented by formula (IV) As a compound constituting the carbon black dispersant, a compound represented by formula (IV) (hereinafter also referred to as compound (IV)), represented by formula (IV) Examples thereof include a salt of the compound, a solvate of the compound represented by the formula (IV), and a solvate of the salt of the compound represented by the formula (IV).
  • R 1 is an optionally substituted alkanediyl group having 2 to 12 carbon atoms, an optionally substituted cycloalkanediyl group having 3 to 12 carbon atoms, or * -B.
  • Ar represents a divalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 12 carbon atoms which may have a substituent
  • R 2 and R 3 each independently represents a hydrogen atom
  • R 4 is a hydroxy group, alkoxy having 1 to 6 carbon atoms Group, an aryloxy group having 6 to 12 carbon atoms, an arylalkoxy group having 7 to 15 carbon atoms, —NR 5 R 6 or —O ⁇ (Y n + )
  • the salt of compound (IV) is a carboxylate salt of compound (IV) wherein R 4 is a hydroxy group, and an addition formed with an acid in the amine moiety (—NH 2 or —NH—) in compound (IV) Contains salt.
  • the carboxylate salt of compound (IV) include a salt in which R 4 is —O— (Y n + ) 1 / n in the compound or salt represented by formula (IV).
  • the acid in the addition salt formed with an acid in the amine moiety in compound (IV) include inorganic acids and organic acids.
  • solvates of compound (IV) include methanol solvates and hydrates.
  • the carbon-carbon double bond has an E-form compound, a Z-form compound, or an E-form compound. Either a compound or a mixture of Z-form compounds may be used. Of these, compounds in which the carbon-carbon double bond steric form is Z-form are preferred.
  • the alkanediyl group preferably has 3 to 12 carbon atoms, and more preferably 3 to 6 carbon atoms.
  • a linear alkanediyl group is preferable.
  • alkanediyl group may have include, for example, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms such as a methoxy group, an ethoxy group, and a butoxy group; a halogen atom such as chlorine, bromine, iodine, and fluorine; a phenyl group Aryl groups having 6 to 12 carbon atoms such as naphthyl group and biphenyl group; and hydroxy groups.
  • alkanediyl group having a substituent include the following groups. Note that * in the formula represents a bond.
  • Examples of the cycloalkanediyl group having 3 to 12 carbon atoms in R 1 include a cyclopropylene group, a cyclopentylene group, a cyclohexylene group, a cyclododecylene group, and the like.
  • Examples of the substituent which the C3-C12 cycloalkanediyl group may have include, for example, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an n-butyl group, a t-butyl group, etc.
  • An acyl group having 1 to 7 carbon atoms such as benzoyl group, formyl group and pivaloyl group; an alkoxycarbonyl group having 3 to 4 carbon atoms such as methoxycarbonyl group and ethoxycarbonyl group; carbon such as phenoxycarbonyl group and naphthyloxycarbonyl group And an aryloxycarbonyl group having 7 to 11 carbon atoms; an acyloxy group having 2 to 7 carbon atoms such as an acetoxy group and a benzoyloxy group; The cycloalkanediyl group having 3 to 12
  • Examples of the alkanediyl group having 1 to 12 carbon atoms in B1 and B2 include those exemplified above for the alkanediyl group having 3 to 12 carbon atoms and a methylene group.
  • Examples of the divalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 12 carbon atoms in Ar include a phenylene group, a naphthylene group, and a biphenylene group.
  • Examples of the * -B1-Ar-B2- * group in R1 include a phenylene group, a naphthylene group, a biphenylene group, and the following groups. Note that * in the formula represents a bond.
  • the hydrogen atom contained in Ar is one or more selected from the group consisting of an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, a hydroxy group, a nitro group, a cyano group, a sulfo group, and a halogen atom. It may be substituted with a group.
  • R1 is preferably an alkylene group having 2 to 12 carbon atoms, a phenylene group or the following group, more preferably a phenylene group.
  • Examples of the halogen atom in R 2 and R 3 include fluorine, chlorine, bromine and iodine.
  • Examples of the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms in R 2 and R 3 include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a sec-butyl group, a tert-butyl group, Examples thereof include an n-pentyl group, an isopentyl group, and an n-hexyl group.
  • the aryl group having 6 to 12 carbon atoms in R 2 and R 3 represents a monocyclic or condensed polycyclic aromatic hydrocarbon having 6 to 12 carbon atoms, and examples thereof include a phenyl group, a naphthyl group, and a biphenyl group. It is done.
  • Examples of the alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms in R 2 and R 3 include a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an isopropoxy group, an n-butoxy group, an isobutoxy group, a sec-butoxy group, and a tert-butoxy group.
  • Examples of the alkanediyl group having 2 to 12 carbon atoms in which R 2 and R 3 are bonded to each other include the same groups as those described above for the alkanediyl group having 3 to 12 prime atoms, and the alkanediyl group having 3 or 4 carbon atoms. It is preferable that Examples of the cyclic structure formed by R 2 and R 3 together with the carbon atom to which they are bonded include a cyclopentene ring and a cyclohexene ring.
  • the R 2 and R 3, R 2 is a hydrogen atom, it is preferred that R 3 is an alkyl group having 1 to 6 hydrogen or C, and more preferably R 2 and R 3 are hydrogen atoms .
  • Examples of the alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms in R 4 include the same groups as the alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms in R 2 and R 3 described above.
  • Examples of the aryloxy group having 6 to 12 carbon atoms in R 4 include groups in which an oxy group is bonded to the aryl group having 6 to 12 carbon atoms in R 2 and R 3 described above. Examples thereof include a phenyloxy group, a naphthyl group, and the like. An oxy group, a biphenyloxy group, etc. are mentioned.
  • Examples of the arylalkoxy group having 7 to 15 carbon atoms for R 4 include a phenylethyloxy group, a benzyloxy group, and phenylpropyloxy.
  • —NR 5 R 6 in R 4 methylamino group, ethylamino group, phenylamino group, ethylmethylamino group, dimethylamino group, diethylamino group, methylphenylamino group, ethylphenylamino group, diphenylamino group, etc. Can be mentioned.
  • Y n + in R 4 represents an n-valent cation capable of forming a carboxylate salt of the compound represented by formula (IV).
  • Y + include a cation of an alkali metal, an alkaline earth metal, a metal cation selected from the group consisting of transition elements of the periodic tables IB and IIB, and a cation of an organic base that can form a salt with a carboxy group such as an amine.
  • the R 4, hydroxy or -O- (Y n +) 1 / n is preferably a hydroxy group or -O- (Y n +) 1 / n (Y is an alkali metal) is more preferable.
  • compound (IV) can be manufactured by performing reaction shown by Formula (a), Formula (b), and Formula (c), for example.
  • R 1 , R 2 , R 3 and R 4 represent the same meaning as described above.
  • P 1 represents a protecting group.
  • Examples of the protecting group represented by P 1 include a tert-butoxycarbonyl group. When a protecting group is used, the protecting group can be removed by a commonly used method.
  • the compound represented by the formula (IV-I) can be produced by subjecting a corresponding acid anhydride such as maleic anhydride to an esterification reaction, an amidation reaction or a salt formation reaction.
  • n + represents H + or an n-valent metal ion.
  • N represents an integer of 1 or 2.
  • R 31 and R 32 each independently represents a hydrogen atom or a C 1-6 carbon atom. Represents an alkyl group, or R 31 and R 32 are bonded to each other to form a ring together with the nitrogen atom to which they are bonded, and m represents an integer of 2 to 9.
  • Examples of the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms in R 31 and R 32 include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, heptyl Group and hexyl group.
  • examples of the group formed by combining R 31 and R 32 with each other include a polymethylene group.
  • polymethylene group examples include an ethylene group (dimethylene group), a trimethylene group, a tetramethylene group, a pentamethylene group, and a hexamethylene group.
  • R 31 and R 32 are preferably a hydrogen atom.
  • Examples of the compound represented by the formula (V) include S- (aminoalkyl) thiosulfuric acid, S- (aminoalkyl) thiosulfate, S- (N, N-dialkylaminoalkyl) thiosulfuric acid, S- ( N, N-dialkylaminoalkyl) thiosulfate, S- (N-monoalkylaminoalkyl) thiosulfate, S- (N-monoalkylaminoalkyl) thiosulfate, and the like, preferably S- (aminoalkyl) ) Thiosulfuric acid or S- (aminoalkyl) thiosulfate.
  • S- (aminoalkyl) thiosulfuric acid S- (aminoethyl) thiosulfuric acid, S- (aminopropyl) thiosulfuric acid, S- (aminobutyl) thiosulfuric acid, S- (aminopentyl) thiosulfuric acid
  • examples thereof include S- (aminohexyl) thiosulfuric acid, S- (aminoheptyl) thiosulfuric acid, S- (aminooctyl) thiosulfuric acid, S- (aminononyl) thiosulfuric acid and the like.
  • S- (aminoalkyl) thiosulfate examples include sodium S- (aminoethyl) thiosulfate, sodium S- (aminopropyl) thiosulfate, sodium S- (aminobutyl) thiosulfate, and S- (aminopentyl) thiosulfate.
  • Examples include sodium, sodium S- (aminohexyl) thiosulfate, sodium S- (aminoheptyl) thiosulfate, sodium S- (aminooctyl) thiosulfate, and sodium S- (aminononyl) thiosulfate.
  • S- (N, N-dialkylaminoalkyl) thiosulfuric acid S- (N, N-dimethylaminoethyl) thiosulfuric acid, S- (N, N-dimethylaminopropyl) thiosulfuric acid, S- (N, N -Dimethylaminobutyl) thiosulfuric acid, S- (N, N-dimethylaminopentyl) thiosulfuric acid, S- (N, N-dimethylaminohexyl) thiosulfuric acid, S- (N, N-dimethylaminoheptyl) thiosulfuric acid, Examples thereof include S- (N, N-dimethylaminooctyl) thiosulfuric acid, S- (N, N-dimethylaminononyl) thiosulfuric acid and the like.
  • S- (N, N-dialkylaminoalkyl) thiosulfate examples include sodium S- (N, N-dimethylaminoethyl) thiosulfate, sodium S- (N, N-dimethylaminopropyl) thiosulfate, S- ( N, N-dimethylaminobutyl) sodium thiosulfate, S- (N, N-dimethylaminopentyl) sodium thiosulfate, S- (N, N-dimethylaminohexyl) sodium thiosulfate, S- (N, N-dimethyl) Aminoheptyl) sodium thiosulfate, S- (N, N-dimethylaminooctyl) sodium thiosulfate, S- (N, N-dimethylaminononyl) sodium thiosulfate and the like.
  • S- (N-monoalkylaminoalkyl) thiosulfuric acid examples include S- (N-methylaminoethyl) thiosulfuric acid, S- (N-methylaminopropyl) thiosulfuric acid, S- (N-methylaminobutyl) thiosulfuric acid.
  • S- (N-monoalkylaminoalkyl) thiosulfate examples include sodium S- (N-methylaminoethyl) thiosulfate, sodium S- (N-methylaminopropyl) thiosulfate, and S- (N-methylaminobutyl).
  • Compound (V) can be produced, for example, by reacting 3-chloropropylamine hydrochloride with sodium thiosulfate.
  • the metal salt of compound (V) may be neutralized with a protonic acid such as hydrochloric acid or sulfuric acid to obtain compound (V).
  • the metal salt of compound (V) is, for example, a method of reacting 3-halopropylamine with sodium thiosulfate, or reacting potassium phthalimide with 1,3-dihalopropane to obtain the resulting compound and thiosulfuric acid. It can be produced by any known method such as a method of reacting with sodium and then hydrolyzing the obtained compound.
  • any of the compounds represented by the above formulas (I) to (V) can obtain the effect of enhancing the dispersibility of the carbon black.
  • the compounds represented by the formula (I) or (II) It is preferable to use a compound represented by This is because more excellent low heat buildup and wear resistance can be obtained.
  • the rubber composition for tires of the present invention further includes a compound having a Hansen solubility parameter (HSP) of 27 or more, in addition to the rubber component, carbon black, silica, and carbon black dispersant described above.
  • HSP Hansen solubility parameter
  • the compound having an HSP of 27 or more has a high polarity and is preferentially adsorbed on the surface of the silica over the carbon black dispersant described above, and serves as a shielding agent covering the surface of the silica. Adsorption of carbon black can be suppressed. As a result, the dispersibility of the carbon black by the carbon black dispersant can be further improved, so that the low heat build-up and wear resistance of the rubber composition can be improved as compared with the prior art.
  • HSP Hansen solubility parameter
  • the value of HSP is a value calculated from the method described in Charles M. Hansen, Hansen Solubility Parameters: A user's handbook, Second Edition (2007).
  • the HSP needs to be 27 or more, but if it is less than 27, the effect of shielding the surface of the silica is diminished, so that the carbon black dispersant is easily adsorbed on the surface of the silica. Therefore, sufficient low heat build-up and wear resistance cannot be obtained.
  • the HSP of the compound is preferably 29 or more.
  • the compound is not particularly limited except that HSP is 27 or more.
  • at least one atom selected from a fatty acid having 9 or more carbon atoms and nitrogen and oxygen is included from the viewpoint of obtaining superior low heat buildup and wear resistance.
  • the compound more preferably contains a fatty acid having 9 or more carbon atoms and at least one group selected from OH, NRR ′ and C ( ⁇ O) —OR.
  • R and R ′ are hydrogen, carbon, hydrocarbon, or alcohol, and may be the same or different.
  • the upper limit of the number of carbon atoms of R 100 is not particularly limited, but is preferably 30 or less, more preferably 25 or less.
  • the carbon number of R and R ′ is not particularly limited, but 1 to 10 is desirable.
  • R 100 —N—RR ′, R 100 —C ( ⁇ O) —OR and R are preferable in that excellent low heat build-up and wear resistance can be obtained.
  • Particularly preferred is at least one selected from 100 —C ( ⁇ O) —N—RR ′.
  • R 100 is a hydrocarbon group having 9 or more carbon atoms
  • R and R ′ are hydrogen, carbon, hydrocarbon, or alcohol, which may be the same or different.
  • the upper limit of the number of carbon atoms of R 100 is not particularly limited, but is preferably 30 or less, more preferably 25 or less.
  • the carbon number of R and R ′ is not particularly limited, but 1 to 10 is desirable.
  • Examples of these compounds include glycerose monostearate, glycerol monostearate, polyoxyethylene stearylamine, stearic acid monoethanolamide, polyoxyethylene stearamide, polyoxyethylene laurylamine, lauric acid amide and the like. It is done.
  • the compound whose HSP is 27 or more it can also be used individually by 1 type, and can also be used in mixture of several types.
  • the content of the compound having an HSP of 27 or more is preferably 3 to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component from the viewpoint of obtaining more excellent low heat generation and wear resistance. More preferably, it is 5 to 20 parts by mass.
  • the content of the compound having an HSP of 27 or more is 3 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the rubber component, the effect of shielding the surface of the silica is sufficiently obtained, and more excellent low heat generation Is obtained.
  • the content of the compound is 20 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the rubber component, sufficient wear resistance can be ensured.
  • the rubber composition for tires of the present invention comprises, in addition to the above-mentioned rubber component, carbon black, silica, carbon black dispersant, and a compound having an HSP of 27 or more, a compounding agent usually used in the rubber industry, for example, vulcanization An agent, a vulcanization accelerator, a softening agent, a silane coupling agent, an anti-aging agent, zinc white and the like can be appropriately selected and contained within a range that does not impair the object of the present invention. As these compounding agents, commercially available products can be suitably used.
  • a conventionally known vulcanizing agent can be used and is not particularly limited, but sulfur can be suitably used in the present invention.
  • the content is usually 0.6 to 2.5 parts by weight, particularly 1.0 to 2.3 parts by weight, based on 100 parts by weight of the rubber component.
  • the blending amount of the vulcanizing agent is 0.6 parts by mass or more, a sufficient vulcanizing effect can be obtained.
  • the amount is 2.5 parts by mass or less, there is no risk of a decrease in rubber strength.
  • vulcanization accelerator conventionally known ones can be used, and are not particularly limited.
  • CBS N-cyclohexyl-2-benzothiazylsulfenamide
  • TBBS Nt Sulfenamide-based vulcanization accelerators such as -butyl-2-benzothiazylsulfenamide
  • TBSI Nt-butyl-2-benzothiazylsulfenimide
  • guanidines such as DPG (diphenylguanidine)
  • Vulcanization accelerators such as tetraoctylthiuram disulfide and tetrabenzylthiuram disulfide
  • zinc dialkyldithiophosphates and the like The blending amount is about 0.5 to 3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component.
  • the softener conventionally known ones can be used, and are not particularly limited.
  • petroleum softeners such as aroma oil, paraffin oil, naphthenic oil, palm oil, castor oil, cottonseed oil, soybean oil, etc.
  • plant softeners In use, one of these may be used alone or two or more may be appropriately selected and used.
  • petroleum softeners such as aroma oil, paraffin oil, naphthenic oil, etc. Is preferably added, and it is preferable not to add a plant softener.
  • it is preferably blended at 10 parts by mass or less, more preferably 5 parts by mass or less, with respect to 100 parts by mass of the rubber component.
  • the rubber composition for tires of the present invention contains silica, it is preferable to further contain a silane coupling agent. This is because the effect of reinforcing and low heat generation by silica can be further improved.
  • a well-known thing can be used suitably for a silane coupling agent.
  • the preferable content of the silane coupling agent varies depending on the type of the silane coupling agent, but is preferably in the range of 2 to 25% by mass, preferably in the range of 2 to 20% by mass with respect to silica. More preferably, it is particularly preferably 5 to 18% by mass. If the content is 2% by mass or more, the effect as a coupling agent is sufficiently exhibited, and if it is 25% by mass or less, there is no possibility of causing gelation of the rubber component.
  • the manufacturing method of the rubber composition for tires of the present invention is not particularly limited.
  • the rubber component, carbon black, silica, carbon black dispersant, compound having HSP of 27 or more and other components described above can be obtained by blending and kneading by a known method.
  • the tire of the present invention is characterized by using the tire rubber composition of the present invention described above.
  • the tire rubber composition of the present invention as a tire material, excellent low heat buildup and wear resistance can be realized.
  • the part to which the rubber composition is applied is preferably used for a tread among tires.
  • a tire using the tire rubber composition of the present invention for a tread is excellent in low heat buildup and wear resistance.
  • the tire of the present invention is not particularly limited except that the tire rubber composition of the present invention described above is used for any of the tire members, and can be produced according to a conventional method.
  • an inert gas such as nitrogen, argon, helium, or the like can be used in addition to normal or air with adjusted oxygen partial pressure.
  • Example 1 Comparative Examples 1 to 5
  • the rubber composition of each Example and the comparative example was prepared by the compounding prescription shown in Table 1.
  • the samples of each prepared rubber composition were evaluated for low heat buildup and wear resistance by the following methods. The evaluation results are shown in Table 1.
  • tan ⁇ low heat generation
  • the rubber composition of each sample was vulcanized at 145 ° C. for 33 minutes to obtain a vulcanized rubber.
  • the obtained vulcanized rubber was measured for loss tangent (tan ⁇ ) at a temperature of 50 ° C., a strain of 5%, and a frequency of 15 Hz using a viscoelasticity measuring apparatus (manufactured by Rheometrics).
  • tan ⁇ is an index when the value of Comparative Example 1 is 100, and the smaller the value, the better the low heat generation.
  • the present invention it is possible to provide a rubber composition for a tire excellent in low heat buildup and wear resistance. Further, according to the present invention, it is possible to provide a tire excellent in low heat buildup and wear resistance.

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Abstract

低発熱性及び耐摩耗性に優れたタイヤ用ゴム組成物を提供する。 上記課題を解決するべく、本発明のタイヤ用ゴム組成物は、ジエン系ゴムを含有するゴム成分、カーボンブラック及びシリカを含むゴム組成物であって、式(I)等の化合物からなるカーボンブラック分散剤と、ハンセン溶解度パラメータ(HSP)が27以上の化合物を、さらに含むことを特徴とする。 (式中、Aは、アリール基であり、少なくとも2つの極性基を有し、該極性基は同じであっても、異なっていてもよい。R1及びR2は、それぞれ独立して、水素原子、アシル基、アミド基、アルキル基、シクロアルキル基及びアリール基からなる群から選択される少なくとも一種の置換基であり、さらに、該置換基は、酸素、硫黄及び窒素原子のうちの一種以上を含んでいてもよい。)

Description

タイヤ用ゴム組成物及びタイヤ
 本発明は、タイヤ用ゴム組成物及びタイヤに関する。
 昨今、自動車の低燃費化に対する要求が強くなっており、転がり抵抗の小さいタイヤが求められている。そのため、タイヤのトレッド等に使用するタイヤ用ゴム組成物として、tanδが低く、低発熱性に優れたものが望まれている。
 従来の空気入りタイヤにおいては、低発熱性を実現することを目的として、ゴム組成物中のカーボンブラックの粒子径を大きくしたり、カーボンブラックの配合量を減少させる等の対策が考えられるが、同時にトレッドゴムの耐摩耗性の低下を招くという問題があった。
 そのため、現在、低発熱性に加えて、耐摩耗性を改善できる技術の開発が望まれていた。
 それらの技術の一つとして、例えば特許文献1には、ゴム成分とカーボンブラックとの化学的相互作用を向上させることを目的として、天然ゴムを含むエラストマーに、カーボンブラック及び特定のヒドラジド化合物を配合したゴム組成物が開示されている。
特表2014-501827号公報
 しかしながら、特許文献1に開示された技術については、自動車の低燃費化に対する要求を考慮すると、低発熱性が十分ではなく、さらなる改善が必要であった。また、低発熱性の改善に加えて、耐摩耗性についてもさらなる改善が望まれていた。
 そのため、本発明の目的は、低発熱性及び耐摩耗性に優れたタイヤ用ゴム組成物を提供することにある。また、本発明の他の目的は、低発熱性及び耐摩耗性に優れたタイヤを提供することにある。
 本発明者らは、ゴム成分及び充填材を含むタイヤ用ゴム組成物(以下、単に「ゴム組成物」ということもある。)について、上記課題を解決するべく検討を行った結果、ゴム組成物中に、特定構造を有するヒドラジド化合物等の特定のカーボンブラック分散剤を含有させることによって、ゴム成分とカーボンブラックとの相互作用を高めることができるものの、カーボンブラック及びシリカを含むゴム組成物中に、ヒドラジド化合物等の特定のカーボンブラック分散剤を配合すると、カーボンブラック分散剤がシリカ表面に吸着されることがあるため、十分なカーボンブラックカップリング効果が実現されないことに着目した。そして、さらに鋭意研究を重ね、ゴム組成物中に、さらに特定のハンセン溶解度パラメータを有する化合物を配合することによって、この化合物がシリカをシールディングし、シリカによるカーボンブラック分散剤の吸着を抑制できる結果、高い効率でゴム成分とカーボンブラックとのカップリング効果が得られ、従来技術にはない優れた低発熱性及び耐摩耗性を実現できることを見出した。
 即ち、本発明のタイヤ用ゴム組成物は、ジエン系ゴムを含有するゴム成分、カーボンブラック及びシリカを含むゴム組成物であって、該ゴム組成物は、式(I)~(V)で表される化合物、並びに、式(IV)で表される化合物の塩、溶媒和物及び塩の溶媒和物、からなる群より選択される少なくとも一種であるカーボンブラック分散剤と、ハンセン溶解度パラメータ(HSP)が27以上の化合物とを、さらに含むことを特徴とする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
(式中、Aは、アリール基であり、該アリール基は、少なくとも1つの極性基を有し、2つ以上の極性基を有する場合、該極性基は同じであっても、異なっていてもよい。R11及びR12は、それぞれ独立して、水素原子、アシル基、アミド基、アルキル基、シクロアルキル基及びアリール基からなる群から選択される少なくとも一種の置換基であり、さらに、該置換基は、酸素、硫黄及び窒素原子のうちの一種以上を含んでいてもよい。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
(式中、Aは、アリール基であり、該アリール基は、少なくとも1つの極性基を有し、2つ以上の極性基を有する場合、該極性基は同じであっても、異なっていてもよい。R13は、アルキレン基、シクロアルキレン基又はアリーレン基からなる置換基であり、さらに、該置換基は、酸素、硫黄及び窒素原子のうちの一種以上を含んでいてもよい。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
(式中、Rは炭素数1~6の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を表す。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
(式中、Rは置換基を有していてもよい炭素数2~12のアルカンジイル基、置換基を有していてもよい炭素数3~12のシクロアルカンジイル基、又は*-B-Ar-B-*基を表し、*は結合手を表す。B及びBは、単結合又は炭素数1~12のアルカンジイル基を表す。Arは、置換基を有していてもよい炭素数6~12の2価の芳香族炭化水素基を表す。R及びRは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数6~12のアリール基、ヒドロキシ基又は炭素数1~6のアルコキシ基を表すか、或いは、互いに結合して炭素数2~12のアルカンジイル基を形成する。Rは、ヒドロキシ基、炭素数1~6のアルコキシ基、炭素数6~12のアリールオキシ基、炭素数7~15のアリールアルコキシ基、-NR又は-O(Yn+1/nを表し、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1~6のアルキル基を表す。Xは、-NH-又は-O-を表す。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
(式中、Mn+は、H又はn価の金属イオンを表す。nは、1又は2の整数を表す。R31及びR32は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1~6のアルキル基を表すか、あるいは、R31とR32とが互いに結合して、それらが結合している窒素原子とともに環を形成する。mは、2~9の整数を表す。)
 上記構成を具えることによって、優れた低発熱性及び耐摩耗性を実現できる。
 また、本発明のタイヤ用ゴム組成物については、前前記カーボンブラック分散剤を、前記ゴム成分100質量部に対して、0.05~30質量部含むことが好ましい。より優れた低発熱性及び耐摩耗性を実現できるためである。
 さらに、本発明のタイヤ用ゴム組成物については、前記HSPが27以上の化合物を、前記シリカの含有量に対して、3~30質量%含むことが好ましい。より優れた低発熱性及び耐摩耗性を実現できるためである。
 さらにまた、本発明のタイヤ用ゴム組成物については、前記ゴム成分が、天然ゴムを60質量%以上含むことが好ましく、ゴム組成物中の、カーボンブラックの含有量をa、シリカの含有量をbとしたときに、以下の関係式を満たすことがより好ましい。
0.05<b/(a+b)<0.9
 より優れた低発熱性及び耐摩耗性を実現できるためである。
 また、本発明のタイヤ用ゴム組成物については、前記HSPが27以上の化合物が、炭素数9以上の脂肪酸、並びに、窒素及び酸素のうちから選択される少なくとも1つの原子を含むことが好ましい。より優れた低発熱性及び耐摩耗性を実現できるためである。
 本発明のタイヤは、上述した本発明のタイヤ用ゴム組成物を用いてなることを特徴とする。
 上記構成を具えることによって、優れた低発熱性及び耐摩耗性を実現できる。
 本発明によれば、低発熱性及び耐摩耗性に優れたタイヤ用ゴム組成物を提供することができる。また、本発明によれば、低発熱性及び耐摩耗性に優れたタイヤを提供することができる。
 以下に、本発明の実施形態を具体的に例示説明する。
<タイヤ用ゴム組成物>
 本発明のタイヤ用ゴム組成物は、ゴム成分、カーボンブラック及びシリカを含むゴム組成物である。
(ゴム成分)
 本発明のタイヤ用ゴム組成物に含まれるゴム成分については、ジエン系ゴムを含有するゴム成分であり、ジエン系ゴムについては、天然ゴム及び任意の合成ゴムを用いることが可能である。
 なお、前記ゴム成分におけるジエン系ゴムについては、主成分となることが好ましく、具体的には、60質量%以上であることが好ましく、80質量%以上であることがより好ましい。
 前記ジエン系ゴムとしては、例えば、天然ゴム、ポリイソプレンゴム(IR)、スチレン・ブタジエン共重合体ゴム(SBR)、ポリブタジエンゴム(BR)等を挙げられるが、これらの中でも、天然ゴムを用いることが好ましい。より優れた低発熱性及び耐摩耗性を実現できるからである。なお、前記ジエン系ゴムについては、一種単独で含有してもよいし、二種以上のブレンドとして含有してもよい。
 また、前記ゴム成分が天然ゴムを含む場合には、天然ゴムの含有量が60質量%以上であることが好ましく、70質量%以上であることがより好ましく、80質量%以上であることが特に好ましい。より優れた低発熱性及び耐摩耗性を得ることができるためである。
(カーボンブラック)
 本発明のタイヤ用ゴム組成物は、上述したゴム成分に加えて、カーボンブラックをさらに含む。
 ここで、前記カーボンブラックの種類や含有量については特に限定されず、要求される性能に応じて適宜選択することができる。
 前記カーボンブラックの種類については、GPF、FEF、SRF、HAF、ISAF、IISAF、SAFグレード等のカーボンブラックが挙げられ、いずれか一種を用いても、複数の種類を混合して用いてもよい。また、より優れた低発熱性及び耐摩耗性を実現できる点からは、HAF~SAFの範囲に含まれるハードカーボンブラックのうちの少なくとも一種を用いることが好ましい。
 また、前記カーボンブラックの含有量については、より優れた低発熱性及び耐摩耗性を実現できる点からは、前記ゴム成分100質量部に対して、10~160質量部であることが好ましく、30~80質量部であることがより好ましく、30~60質量部であることが特に好ましい。前記カーボンブラックの含有量を前記ゴム成分に対して10質量部以上とすることで、十分な耐摩耗性を得られ、一方、前記カーボンブラックの含有量を前記ゴム成分に対して160質量部以下とすることで、十分な低発熱性及び加工性を確保できる。
(シリカ)
 本発明のタイヤ用ゴム組成物は、上述したゴム成分及びカーボンブラックに加えて、シリカをさらに含む。
 ここで、前記シリカの種類や含有量については特に限定されず、要求される性能に応じて適宜選択することができる。
 前記シリカの種類については、例えば、湿式シリカ、乾式シリカ及びコロイダルシリカ等が挙げられ、いずれか一種を用いても、複数の種類を混合して用いてもよい。
 なお、前記シリカの含有量については、より優れた低発熱性及び耐摩耗性を実現できる点からは、前記ゴム成分100質量部に対して、1~90質量部であることが好ましく、3~70質量部であることがより好ましい。前記シリカの含有量を前記ゴム成分に対して3質量部以上とすることで、十分な低発熱性が得られ、一方、前記シリカの含有量を前記ゴム成分に対して60質量部以下とすることで、十分な低発熱性及び加工性を確保できる。
 また、前記カーボンブラックと前記シリカについては、さらに優れた低発熱性及び耐摩耗性を実現できる点から、カーボンブラックの含有量をa、シリカの含有量をbとしたときに、以下の関係式
0.05<b/(a+b)<0.9
を満たすことがより好ましく、
0.1<b/(a+b)<0.7
を満たすことが特に好ましい。なお、含有量a及びbについては、いずれもゴム組成物に含まれる質量(又は質量の割合)のことである。
(カーボンブラック分散剤)
 本発明のタイヤ用ゴム組成物は、上述したゴム成分、式(I)~(V)で表される化合物、並びに、式(IV)で表される化合物の塩、溶媒和物及び塩の溶媒和物、からなる群より選択される少なくとも一種であるカーボンブラック分散剤を含む。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
 これらのカーボンブラック分散剤を含むことによって、高い効率でゴム成分とカーボンブラックとのカップリング効果が得られ、ゴム組成物におけるカーボンブラックの分散性を高めることができる。カーボンブラックの分散性が高められたゴム組成物は、優れた低発熱性及び耐摩耗性の実現が可能となる。
 ここで、前記カーボンブラック分散剤の含有量については、特に限定はされないが、より優れた低発熱性及び耐摩耗性を得る点からは、前記ゴム成分100質量部に対して、0.05~30質量部であることが好ましく、0.05~20質量部であることがより好ましく、0.05~10質量部であることがさらに好ましく、0.05~5質量部であることが特に好ましい。前記カーボンブラック分散剤の含有量が前記ゴム成分100質量部に対して0.05質量部以上の場合、十分なカーボンブラックの分散効果が得られるため、さらに優れた低発熱性及び耐摩耗性を実現でき、一方、前記カーボンブラック分散剤の含有量が前記ゴム成分100質量部に対して30質量部以下の場合、強度等の他の物性を低下させることがない。
・式(I)で表される化合物
 前記カーボンブラック分散剤を構成する化合物として、式(I)で表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
 式(I)の、Aは、アリール基である。ここで、該アリール基は、任意の位置に該アリール基は、少なくとも1つの極性基を有し、2つ以上の極性基を有する場合、該極性基は同じであっても、異なっていてもよい。
 また、式(I)のR11及びR12は、それぞれ独立して、水素原子、アシル基、アミド基、アルキル基、シクロアルキル基及びアリール基からなる群から選択される少なくとも一種の置換基である。さらに、これらの置換基については、酸素、硫黄及び窒素原子のうちの一種以上を含んでいてもよい。
 上記式(I)で表される化合物については、Aで示されたアリール基がカーボンブラック等の充填材と高い親和性を有し、且つ、ヒドラジド骨格を有する部分がゴム成分と高い親和性を有するため、ゴム組成物中に配合されることで、ゴム成分とカーボンブラック等の充填材との化学的相互作用を大きく向上させることができる。それによって、充填材同士の擦れ合いに起因したヒステリシスを低減できる結果、従来に比べて極めて優れた低発熱性を得ることができる。加えて、充填材の分散性向上によって、よりすぐれた補強性についても実現できる。
 また、ゴム成分と充填材との化学的相互作用が大きく向上する結果、ゴム組成物の低発熱性を維持しつつ、スコーチ性が高まるため(スコーチ時間が長くなるため)、加工性についても向上が可能となる。
 ここで、前記式(I)で表される化合物中のAで示したアリール基としては、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基、トリフェニレニル基等の芳香族炭化水素基が挙げられる。その中でも、前記アリール基は、フェニル基又はナフチル基であることが好ましく、フェニル基であることがより好ましい。優れた充填材との親和性を示すため、より優れた低発熱性を実現でき、芳香環の数を減らせるため、コスト的にも有利であり、実用性の点でも優れる。
 また、前記式(I)で表される化合物中のAで示したアリール基の有する極性基の数は、2つ以上であることが好ましい。アリール基の芳香環中に2つ以上の極性基を有することで、カーボンブラック等の充填材と高い親和性を得ることができるためである。
 また、前記極性基の種類については、特に限定はされず、例えば、アミノ基、イミノ基、ニトリル基、アンモニウム基、イミド基、アミド基、ヒドラゾ基、アゾ基、ジアゾ基、ヒドロキシル基、カルボキシ基、カルボニル基、エポキシ基、オキシカルボニル基、含窒素複素環基、含酸素複素環基、スズ含有基、アルコキシシリル基、アルキルアミノ基、ニトロ基等が挙げられる。それらの中でも、前記極性基は、少なくとも1つがヒドロキシル基、アミノ基又はニトロ基であることが好ましく、ヒドロキシル基であることがより好ましく、少なくとも2つがヒドロキシル基であることが特に好ましい。さらに優れた充填材との親和性を示し、ゴム組成物の低発熱性をより向上できるためである。
 また、前記式(I)で表される化合物においてAにつながるヒドラジド基については、R11及びR12が、それぞれ独立して、水素原子、アシル基、アミド基、アルキル基、シクロアルキル基及びアリール基からなる群から選択される少なくとも一種の置換基となる。なお、これらの置換基は、酸素、硫黄及び窒素原子のうちの一種以上を含むものであってもよい。
 さらに、R11及びR12については、上述した置換基の中でも、水素原子又はアルキル基であることが好ましく、R11及びR12がいずれも水素原子であることがより好ましい。ゴム成分と高い親和性を有し、より優れた低発熱性及び加工性が得られるためである。
 ここで、上述した式(I)で表される化合物の例としては、3-ヒドロキシ-2-ナフトエ酸ヒドラジド、2,3-ジヒドロキシベンゾヒドラジド、2,4-ジヒドロキシベンゾヒドラジド、2,5-ジヒドロキシベンゾヒドラジド、2,6-ジヒドロキシベンゾヒドラジド等が挙げられる。
 また、前記式(I)で表される化合物の分子量については、200以下であることが好ましく、180以下であることがより好ましい。ジエン系ゴムの各分子との親和性が高くなり、より優れた低発熱性を得ることができ、耐摩耗性についても高めることができるからである。
 また、前記式(I)で表される化合物の融点については、80℃以上、250℃未満であることが好ましく、80~200℃であることがより好ましい。前記ヒドラジド化合物の融点を低くすることで、ジエン系の各分子との親和性が高くなり、より優れた低発熱性を得ることができ、耐摩耗性についても高めることができるからである。
・式(II)で表される化合物
 前記カーボンブラック分散剤を構成する化合物として、式(II)で表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
 式(II)の、Aはアリール基であり、該アリール基は、少なくとも1つの極性基を有し、2つ以上の極性基を有する場合、該極性基は同じであっても、異なっていてもよい。
 また、式(II)のR13は、アルキレン基、シクロアルキレン基又はアリーレン基からなる置換基である。さらに、これらの置換基については、酸素、硫黄及び窒素原子のうちの一種以上を含んでいてもよい。
 上記式(II)で表される化合物については、Aで示された極性基を有する芳香環がカーボンブラック等の充填材と高い親和性を有し、且つ、ヒドラゾン骨格を有する部分がゴム成分と高い親和性を有するため、ゴム組成物中に配合されることで、ゴム成分と充填材との化学的相互作用を大きく向上させることができる。それによって、充填材同士の擦れ合いに起因したヒステリシスを低減できる結果、従来に比べて極めて優れた低発熱性を得ることができる。加えて、充填材の分散性向上によって、よりすぐれた補強性についても実現できる。
 また、ゴム成分と充填材との化学的相互作用が大きく向上する結果、ゴム組成物の低発熱性を維持しつつ、スコーチ性が高まるため(スコーチ時間が長くなるため)、加工性についても向上が可能となる。
 ここで、前記式(II)で表される化合物中のAで示した芳香環の有する極性基の数は、2つ以上であり、3つ以上であることが好ましい。芳香環中に2つ以上の極性基を有することで、カーボンブラック等の充填材と高い親和性を得ることができるためであり、2つ未満の場合には、充填材との親和性が十分に得られず、ゴム組成物の低発熱性を低下させるおそれがある。
 また、前記極性基の種類については、特に限定はされず、例えば、アミノ基、イミノ基、ニトリル基、アンモニウム基、イミド基、アミド基、ヒドラゾ基、アゾ基、ジアゾ基、ヒドロキシル基、カルボキシ基、カルボニル基、エポキシ基、オキシカルボニル基、含窒素複素環基、含酸素複素環基、スズ含有基、アルコキシシリル基、アルキルアミノ基、ニトロ基等が挙げられる。それらの中でも、前記極性基は、ヒドロキシル基又はアミノ基を含むことが好ましく、ヒドロキシル基を含むことがより好ましい。さらに優れた充填材との親和性を示し、ゴム組成物の低発熱性をより向上できるためである。
 また、前記式(II)で表される化合物中のAで示した芳香環が、2つ以上であることが好ましく、3つ以上であることがより好ましい。優れた充填材との親和性を示すため、より優れた低発熱性を実現できる。
 また、前記式(II)で表される化合物においてAにつながるヒドラゾン基については、R13が、炭素数1~10のアルキレン基、シクロアルキレン基又はアリーレン基からなる官能基となる。なお、これらの官能基は、酸素、硫黄及び窒素原子のうちの一種以上を含むものであってもよい。
 ここで、上述した式(II)で表される化合物の例としては、3-ヒドロキシ-N’-(1,3-ジメチルブチリデン)-2-ナフトエ酸ヒドラジド、2,3-ジヒドロキシ-N’-(4-メチルペンタン-2-イリデン)ベンゾヒドラジド、2,4-ジヒドロキシ-N’-(4-メチルペンタン-2-イリデン)ベンゾヒドラジド、2,5-ジヒドロキシ-N’-(4-メチルペンタン-2-イリデン)ベンゾヒドラジド、2,6-ジヒドロキシ-N’-(4-メチルペンタン-2-イリデン)ベンゾヒドラジド等が挙げられる。
・式(III)で表される化合物
 前記カーボンブラック分散剤を構成する化合物として、式(III)で表される化合物(ベンズイミダゾリルアルキルチオ硫酸)が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
 (式中、Rは炭素数1~6の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を表す。)
 前記式(III)で表されるベンズイミダゾリルアルキルチオ硫酸は、ベンズイミダゾールの2位にチオ硫酸基を有するアルキル基が置換する構造を有する点に特長がある。
 前記ベンズイミダゾリルアルキルチオ硫酸としては、例えば、S-((ベンズイミダゾリル-2)メチル)チオ硫酸、S-(2-(ベンズイミダゾリル-2)エチル)チオ硫酸、S-(3-(ベンズイミダゾリル-2)n-プロピル)チオ硫酸、S-(2-(ベンズイミダゾリル-2)イソプロピル)チオ硫酸、S-(4-(ベンズイミダゾリル-2)n-ブチル)チオ硫酸、S-(5-(ベンズイミダゾリル-2)n-ペンチル)チオ硫酸、S-(6-(ベンズイミダゾリル-2)n-ヘキシル)チオ硫酸等が挙げられる。
 なお、これらのベンズイミダゾリルアルキルチオ硫酸は、一種又は二種以上を組み合わせてカーボンブラック分散剤の成分として使用してもよい。
 前記ベンズイミダゾリルアルキルチオ硫酸は、公知の方法で合成することができる。例えば、アルキルカルボン酸のチオ硫酸金属塩(以下、前駆体と云う)と、o-フェニレンジアミンを塩酸の存在下にて水中で反応させることにより合成することができる。
 前記の前駆体と、o-フェニレンジアミンとの反応温度は、80~120℃とすることが好ましく、同反応時間は、設定した反応温度に応じて適宜決定されるが、2~24時間の範囲が好ましい。
 この反応によりベンズイミダゾリルアルキルチオ硫酸の塩酸塩が生成する。続いて、該塩酸塩を苛性ソーダ水溶液で中和することによって、ベンズイミダゾリルアルキルチオ硫酸が生成する。
 当該ベンズイミダゾリルアルキルチオ硫酸は、中和後に、反応液を濃縮乾固した後、適当な溶剤で抽出することによって単離精製することができる。この抽出に用いる溶剤としては、メタノール、エタノール、2-プロパノール等が挙げられる。
 前記の前駆体は、ハロアルキルカルボン酸と、チオ硫酸の金属塩を水などの適当な溶媒中で反応させることにより得られる。
 前記の前駆体を合成するための反応時間や反応温度に特に制限はないが、反応温度は0~90℃であることが好ましく、40~80℃であることがより好ましい。反応時間は1~12時間であることが好ましく、2~8時間であることがより好ましい。反応に用いる溶媒としては、水、メタノール、エタノール、2-プロパノール、アセトニトリル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどが挙げられる。これらの溶媒は、一種又は二種以上を組み合わせて使用することができる。
 前記のハロアルキルカルボン酸としては、例えば、モノクロロ酢酸、2-クロロプロピオン酸、3-クロロプロピオン酸、3-クロロブタン酸、4-クロロブタン酸、5-クロロペンタン酸、6-クロロヘキサン酸、モノブロモ酢酸、3-ブロモプロピオン酸等が挙げられる。
 前記のチオ硫酸の金属塩としては、例えば、チオ硫酸リチウム、チオ硫酸ナトリウム、チオ硫酸カリウム、チオ硫酸マグネシウム、チオ硫酸セシウム、チオ硫酸コバルト、チオ硫酸銅、チオ硫酸亜鉛等が挙げられる。
・式(IV)で表される化合物
 前記カーボンブラック分散剤を構成する化合物として、式(IV)で表される化合物(以下、化合物(IV)ともいう。)、式(IV)で表される化合物の塩、式(IV)で表される化合物の溶媒和物、及び、式(IV)で表される化合物の塩の溶媒和物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
(式中、Rは置換基を有していてもよい炭素数2~12のアルカンジイル基、置換基を有していてもよい炭素数3~12のシクロアルカンジイル基、又は*-B-Ar-B-*基を表し、*は結合手を表す。Bは、単結合又は炭素数1~12のアルカンジイル基を表す。Bは、単結合又は炭素数1~12のアルカンジイル基を表す。Arは、置換基を有していてもよい炭素数6~12の2価の芳香族炭化水素基を表す。R及びRは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数6~12のアリール基、ヒドロキシ基又は炭素数1~6のアルコキシ基を表すか、或いは、互いに結合して炭素数2~12のアルカンジイル基を形成する。Rは、ヒドロキシ基、炭素数1~6のアルコキシ基、炭素数6~12のアリールオキシ基、炭素数7~15のアリールアルコキシ基、-NR又は-O(Yn+1/n表し、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1~6のアルキル基を表す。Xは、-NH-又は-O-を表す。)
 化合物(IV)の塩は、Rがヒドロキシ基である化合物(IV)のカルボキシラート塩、及び、化合物(IV)中のアミン部分(-NH又は-NH-)において酸とともに形成される付加塩を含む。
 化合物(IV)のカルボキシラート塩としては、例えば、式(IV)で表される化合物又は塩において、Rが-O-(Yn+1/nである塩が挙げられる。
 化合物(IV)中のアミン部分において酸とともに形成される付加塩における、酸としては、無機酸及び有機酸が挙げられる。
 化合物(IV)の溶媒和物としては、メタノール和物や水和物等が挙げられる。
 化合物(IV)中の炭素-炭素二重結合とR及びCO-Rとの結合については、炭素-炭素二重結合の立体がE体の化合物、Z体の化合物、又は、E体の化合物及びZ体の化合物の混合物のいずれであってもよい。中でも炭素-炭素二重結合の立体がZ体である化合物が好ましい。
 また、化合物(IV)としては、式(IV-I)で表される化合物が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
(式(IV-I)中、R、R、R、R及びXは、上記と同じ意味を表す。)
 Rにおける炭素数2~12のアルカンジイル基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基等の直鎖状のアルカンジイル基;イソプロピレン基、イソブチレン基、2-メチルトリメチレン基、イソペンチレン基、イソへキシレン基、イソオクチレン基、2-エチルへキシレン基、イソデシレン基等の分岐状のアルカンジイル基;等が挙げられる。中でも、アルカンジイル基の炭素数は3~12が好ましく、3~6がより好ましい。また、直鎖状のアルカンジイル基が好ましい。
 アルカンジイル基が有していてもよい置換基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基等の炭素数1~4のアルコキシ基;塩素、臭素、ヨウ素、フッ素等のハロゲン原子;フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基等の炭素数6~12のアリール基;ヒドロキシ基等が挙げられる。置換基を有するアルカンジイル基としては、例えば以下の基が挙げられる。なお、式中の*は結合手を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
 Rにおける炭素数3~12のシクロアルカンジイル基としては、例えば、シクロプロピレン基、シクロペンチレン基、シクロへキシレン基、シクロドデシレン基等が挙げられる。
 炭素数3~12のシクロアルカンジイル基が有していてもよい置換基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、n-ブチル基、t-ブチル基等の炭素数1~4のアルキル基;フェニル基、4-メチルフェニル基、ナフチル基等の炭素数6~10のアリール基;メトキシ基、エトキシ基、n-ブトキシ基等の炭素数1~4のアルコキシ基;アセチル基、ベンゾイル基、ホルミル基、ピバロイル基等の炭素数1~7のアシル基;メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等の炭素数3~4のアルコキシカルボニル基;フェノキシカルボニル基、ナフチルオキシカルボニル基等の炭素数7~11のアリールオキシカルボニル基;アセトキシ基、ベンゾイルオキシ基等の炭素数2~7のアシルオキシ基;等が挙げられる。
 炭素数3~12のシクロアルカンジイル基としては、シクロペンチレン基、シクロへキシレン基、メチルシクロヘキシレン基、t-ブチルシクロヘキシレン基が好ましい。
 B1及びB2における炭素数1~12のアルカンジイル基としては、上記炭素数3~12のアルカンジイル基で挙げたものと、メチレン基とが挙げられる。
 Arにおける炭素数6~12の2価の芳香族炭化水素基としては、フェニレン基、ナフチレン基、ビフェニレン基等が挙げられる。
 R1における*-B1-Ar-B2-*基としては、例えば、フェニレン基、ナフチレン基、ビフェニレン基、下記の基等が挙げられる。なお、式中の*は結合手を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
 Arに含まれる水素原子は、炭素数1~4のアルキル基、炭素数1~4のアルコキシ基、ヒドロキシ基、ニトロ基、シアノ基、スルホ基、及びハロゲン原子からなる群から選ばれる1以上の基で置換されていてもよい。
 R1としては、炭素数2~12のアルキレン基、フェニレン基又は下記の基が好ましく、フェニレン基がより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
 R及びRにおけるハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素及びヨウ素が挙げられる。
 R及びRにおける炭素数1~6のアルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、n-ヘキシル基等が挙げられる。
 R及びRにおける炭素数6~12のアリール基は、炭素数6~12の単環式又は縮合多環式芳香族炭化水素を示し、例えば、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基等が挙げられる。
 R及びRにおける炭素数1~6のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n-プロポキシ基、イソプロポキシ基、n-ブトキシ基、イソブトキシ基、sec-ブトキシ基、tert-ブトキシ基、n-ペントキシ基、イソペントキシ基、n-ヘキシルオキシ基等が挙げられる。
 R及びRが互いに結合した炭素数2~12のアルカンジイル基としては、上記素数3~12のアルカンジイル基で挙げたものと同じ基が挙げられ、炭素数3又は4のアルカンジイル基であることが好ましい。また、R及びRが一緒になって、それらが結合している炭素原子と共に形成する環状構造としては、例えばシクロペンテン環、シクロヘキセン環等が挙げられる。
 R及びRとしては、Rが水素原子であり、Rが水素原子又は炭素数1~6のアルキル基であることが好ましく、R及びRが水素原子であることがより好ましい。
 Rにおける炭素数1~6のアルコキシ基としては、上記のR及びRにおける炭素数1~6のアルキル基と同じ基が挙げられる。
 Rにおける炭素数6~12のアリールオキシ基としては、上記のR及びRにおける炭素数6~12のアリール基にオキシ基が結合した基等が挙げられ、例えば、フェニルオキシ基、ナフチルオキシ基、ビフェニルオキシ基等が挙げられる。
 Rにおける炭素数7~15のアリールアルコキシ基としては、フェニルエチルオキシ基、ベンジルオキシ基、フェニルプロピルオキシ等が挙げられる。
 Rにおける-NRとしては、メチルアミノ基、エチルアミノ基、フェニルアミノ基、エチルメチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、メチルフェニルアミノ基、エチルフェニルアミノ基、ジフェニルアミノ基等が挙げられる。
 RにおけるYn+は、式(IV)で表される化合物のカルボキシラート塩を形成し得るn価のカチオンを表す。
 Yとしては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、及び周期表IB、IIB族の遷移元素からなる群から選ばれる金属のカチオン、アミン等のカルボキシ基と塩形成しうる有機塩基類のカチオン等が挙げられ、例えばLi、Na、K、Mg2+、Ca2+、Ba2+、Zn2+、Cu2+、Cu、Ag、(NH、[NH(C、[NH(C)(i-CN-(CH-NH N-(CH-NH 等が挙げられる。
 Rとしては、ヒドロキシ基又は-O-(Yn+1/nが好ましく、ヒドロキシ基又は-O-(Yn+1/n(Yがアルカリ金属)がより好ましい。
 以下に化合物(IV)の具体例を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
 なお、化合物(IV)は、例えば式(a)、式(b)及び式(c)に示される反応を行なうことにより製造することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
(式(a)、式(b)及び式(c)中、R、R、R及びRは上記と同じ意味を表す。Pは保護基を表す。)
 前記Pで表される保護基としては、tert-ブトキシカルボニル基等が挙げられる。保護基を使用した場合には、その保護基を汎用される方法にて除去することができる。
 式(IV-I)で表される化合物は、無水マレイン酸等の対応する酸無水物を、エステル化反応、アミド化反応又は塩形成反応することにより製造することができる。
・式(V)で表される化合物
 前記カーボンブラック分散剤を構成する化合物として、式(V)で表される化合物(以下、「化合物(V)ともいう。)が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
(式中、Mn+は、H又はn価の金属イオンを表す。nは、1又は2の整数を表す。R31及びR32は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1~6のアルキル基を表すか、あるいは、R31とR32とが互いに結合して、それらが結合している窒素原子とともに環を形成する。mは、2~9の整数を表す。)
 R31及びR32における炭素数1~6のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、ヘプチル基、ヘキシル基が挙げられる。
 R31とR32とが互いに結合して、それらが結合している窒素原子とともに環を形成している場合、R31とR32とが互いに結合して形成する基としてはポリメチレン基が挙げられ、ポリメチレン基としては、エチレン基(ジメチレン基)、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基等が挙げられる。R31及びR32としては、水素原子が好ましい。
 Mn+としては、H、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、セシウムイオン、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、ストロンチウムイオン、バリウムイオン、マンガンイオン、鉄イオン、銅イオン、亜鉛イオン等が挙げられ、好ましくはH又はアルカリ金属イオンであり、より好ましくはH又はナトリウムイオンである。
 式(V)で表される化合物としては、例えば、S-(アミノアルキル)チオ硫酸、S-(アミノアルキル)チオ硫酸塩、S-(N,N-ジアルキルアミノアルキル)チオ硫酸、S-(N,N-ジアルキルアミノアルキル)チオ硫酸塩、S-(N-モノアルキルアミノアルキル)チオ硫酸、S-(N-モノアルキルアミノアルキル)チオ硫酸塩等が挙げられ、好ましくはS-(アミノアルキル)チオ硫酸又はS-(アミノアルキル)チオ硫酸塩である。
 ここで、S-(アミノアルキル)チオ硫酸としては、S-(アミノエチル)チオ硫酸、S-(アミノプロピル)チオ硫酸、S-(アミノブチル)チオ硫酸、S-(アミノペンチル)チオ硫酸、S-(アミノヘキシル)チオ硫酸、S-(アミノヘプチル)チオ硫酸、S-(アミノオクチル)チオ硫酸、S-(アミノノニル)チオ硫酸等が挙げられる。
 S-(アミノアルキル)チオ硫酸塩としては、S-(アミノエチル)チオ硫酸ナトリウム、S-(アミノプロピル)チオ硫酸ナトリウム、S-(アミノブチル)チオ硫酸ナトリウム、S-(アミノペンチル)チオ硫酸ナトリウム、S-(アミノヘキシル)チオ硫酸ナトリウム、S-(アミノヘプチル)チオ硫酸ナトリウム、S-(アミノオクチル)チオ硫酸ナトリウム、S-(アミノノニル)チオ硫酸ナトリウム等が挙げられる。
 S-(N,N-ジアルキルアミノアルキル)チオ硫酸としては、S-(N,N-ジメチルアミノエチル)チオ硫酸、S-(N,N-ジメチルアミノプロピル)チオ硫酸、S-(N,N-ジメチルアミノブチル)チオ硫酸、S-(N,N-ジメチルアミノペンチル)チオ硫酸、S-(N,N-ジメチルアミノヘキシル)チオ硫酸、S-(N,N-ジメチルアミノヘプチル)チオ硫酸、S-(N,N-ジメチルアミノオクチル)チオ硫酸、S-(N,N-ジメチルアミノノニル)チオ硫酸等が挙げられる。
 S-(N,N-ジアルキルアミノアルキル)チオ硫酸塩としては、S-(N,N-ジメチルアミノエチル)チオ硫酸ナトリウム、S-(N,N-ジメチルアミノプロピル)チオ硫酸ナトリウム、S-(N,N-ジメチルアミノブチル)チオ硫酸ナトリウム、S-(N,N-ジメチルアミノペンチル)チオ硫酸ナトリウム、S-(N,N-ジメチルアミノヘキシル)チオ硫酸ナトリウム、S-(N,N-ジメチルアミノヘプチル)チオ硫酸ナトリウム、S-(N,N-ジメチルアミノオクチル)チオ硫酸ナトリウム、S-(N,N-ジメチルアミノノニル)チオ硫酸ナトリウム等が挙げられる。
 S-(N-モノアルキルアミノアルキル)チオ硫酸としては、S-(N-メチルアミノエチル)チオ硫酸、S-(N-メチルアミノプロピル)チオ硫酸、S-(N-メチルアミノブチル)チオ硫酸、S-(N-メチルアミノペンチル)チオ硫酸、S-(N-メチルアミノヘキシル)チオ硫酸、S-(N-メチルアミノヘプチル)チオ硫酸、S-(N-メチルアミノオクチル)チオ硫酸、S-(N-メチルアミノノニル)チオ硫酸等が挙げられる。
 S-(N-モノアルキルアミノアルキル)チオ硫酸塩としては、S-(N-メチルアミノエチル)チオ硫酸ナトリウム、S-(N-メチルアミノプロピル)チオ硫酸ナトリウム、S-(N-メチルアミノブチル)チオ硫酸ナトリウム、S-(N-メチルアミノペンチル)チオ硫酸ナトリウム、S-(N-メチルアミノヘキシル)チオ硫酸ナトリウム、S-(N-メチルアミノヘプチル)チオ硫酸ナトリウム、S-(N-メチルアミノオクチル)チオ硫酸ナトリウム、S-(N-メチルアミノノニル)チオ硫酸ナトリウム等が挙げられる。
 化合物(V)は、例えば、3-クロロプロピルアミン塩酸塩とチオ硫酸ナトリウムとを反応させて製造することができる。化合物(V)の金属塩を、例えば塩酸や硫酸等のプロトン酸で中和して、化合物(V)を得てもよい。化合物(V)の金属塩は、例えば、3-ハロプロピルアミンとチオ硫酸ナトリウムとを反応させる方法や、フタルイミドカリウム塩と1,3-ジハロプロパンとを反応させ、得られた化合物とチオ硫酸ナトリウムとを反応させ、次いで、得られた化合物を加水分解する方法、等の任意の公知の方法により製造することができる。
 なお、上述した式(I)~(V)で表された化合物については、いずれも、前記カーボンブラックの分散性を高める効果を得ることができるが、本発明では、式(I)又は(II)で表された化合物を用いることが好ましい。より優れた低発熱性及び耐摩耗性が得ることができるためである。
(HSPが27以上の化合物)
 本発明のタイヤ用ゴム組成物は、上述したゴム成分、カーボンブラック、シリカ及びカーボンブラック分散剤に加えて、ハンセン溶解度パラメータ(HSP)が27以上の化合物をさらに含む。
 前記HSPが27以上の化合物は、極性が高く、上述したカーボンブラック分散剤よりも優先的にシリカの表面に吸着され、シリカの表面を覆うシールディング剤としての効果を果たすこととなり、シリカ表面にカーボンブラックが吸着されるのを抑制できる。その結果、前記カーボンブラック分散剤による、カーボンブラックの分散性をより高めることができるため、ゴム組成物の低発熱性及び耐摩耗性を従来技術に比べて向上させることができる。
 ここで、ハンセンの溶解度パラメーター(HSP)は、物質の溶解性の示すためのパラメータである。本発明では、HSPの値を、Charles M. Hansen, Hansen Solubility Parameters: A user's handbook, Second Edition(2007)に記載の方法から算出された値とする。
 前記HSPについては、27以上とする必要があるが、27未満の場合には、前記シリカの表面をシールディングする効果が薄れるため、前記カーボンブラック分散剤が一部シリカの表面に吸着されやすくなり、十分な低発熱性及び耐摩耗性が得られない。
 同様の理由から、前記化合物のHSPは、29以上であることが好ましい。
 前記化合物については、HSPが27以上であること以外には特に限定はされない。例えば、より優れた低発熱性及び耐摩耗性が得られる点からは、炭素数9以上の脂肪酸、並びに、窒素及び酸素のうちから選択される少なくとも1つの原子を含むことが好ましい。同様の観点から、前記化合物は、炭素数9以上の脂肪酸、並びに、OH、NRR’及びC(=O)-ORから選択される少なくとも1つの基を含むことがより好ましい。ここで、R及びR’は、水素、炭素、炭化水素又はアルコールであり、それぞれ同一でも異なっていてもよい。R100の炭素数の上限は、特に限定されないが、30以下である事が好ましく、25以下である事がより好ましい。R及びR’の炭素数は、特に限定されないが1~10が望ましい。
 また、前記HSPが27以上である化合物については、さらに優れた低発熱性及び耐摩耗性が得られる点からは、R100-N-RR’、R100- C(=O)-OR及びR100-C(=O)-N-RR’から選択される少なくとも一種であることが特に好ましい。ここで、R100は、炭素数9以上の炭化水素基であり、R及びR’は、水素、炭素、炭化水素又はアルコールであり、それぞれ同一でも異なっていてもよい。R100の炭素数の上限は、特に限定されないが、30以下である事が好ましく、25以下である事がより好ましい。R及びR’の炭素数は、特に限定されないが1~10が望ましい。
 これらの化合物としては、例えば、グリセロースモノステアレート、グリセロールモノステアレート、ポリオキシエチレンステアリルアミン、ステアリン酸モノエタノールアミド、ポリオキシエチレンステアリン酸アミド、ポリオキシエチレンラウリルアミン、ラウリン酸アミド等が挙げられる。
 なお、前記HSPが27以上である化合物については、一種単独で用いることもできるし、複数の種類を混合して用いることもできる。
 また、前記HSPが27以上の化合物の含有量は、より優れた低発熱性及び耐摩耗性を得る点からは、前記ゴム成分100質量部に対して、3~30質量部含むことが好ましく、5~20質量部であることがより好ましい。
 前記HSPが27以上の化合物の含有量が前記ゴム成分100質量部に対して3質量部以上の場合には、前記シリカの表面をシールディングする効果が十分に得られ、より優れた低発熱性が得られる。一方、前記化合物の含有量が前記ゴム成分100質量部に対して20質量部以下の場合、十分な耐摩耗性が確保できる。
(その他の成分)
 本発明のタイヤ用ゴム組成物は、上述したゴム成分、カーボンブラック、シリカ、カーボンブラック分散剤及びHSPが27以上の化合物に加えて、ゴム工業界で通常使用される配合剤、例えば、加硫剤、加硫促進剤、軟化剤、シランカップリング剤、老化防止剤、亜鉛華等を、本発明の目的を害しない範囲内で適宜選択して含むことができる。これら配合剤としては、市販品を好適に使用することができる。
 前記加硫剤は、従来公知のものを用いることができ、特に限定されるものではないが、本発明においては、硫黄を好適に用いることができる。その含有量は、前記ゴム成分100質量部に対し通常0.6~2.5質量部、特に1.0~2.3質量部とすることが好ましい。加硫剤の配合量が0.6質量部以上であると、十分に加硫効果が得られ、一方、2.5質量部以下とすることで、ゴム強度の低下等を招くおそれがない。
 前記加硫促進剤としては、従来公知のものを用いることができ、特に制限されるものではないが、例えば、CBS(N-シクロヘキシル-2-ベンゾチアジルスルフェンアミド)、TBBS(N-t-ブチル-2-ベンゾチアジルスルフェンアミド)、TBSI(N-t-ブチル-2-ベンゾチアジルスルフェンイミド)等のスルフェンアミド系の加硫促進剤;DPG(ジフェニルグアニジン)等のグアニジン系の加硫促進剤;テトラオクチルチウラムジスルフィド、テトラベンジルチウラムジスルフィド等のチウラム系加硫促進剤;ジアルキルジチオリン酸亜鉛等が挙げられる。その配合量としては、前記ゴム成分100質量部に対し、0.5~3質量部程度である。
 前記軟化剤は、従来公知のものを用いることができ、特に制限されるものではないが、アロマオイル、パラフィンオイル、ナフテンオイル等の石油系軟化剤や、パーム油、ひまし油、綿実油、大豆油等の植物系軟化剤等が挙げられる。使用の際にはこれらの中から1種単独で又は2種以上を適宜選択使用すればよい。前記軟化剤を配合する場合には、取り扱い容易性の観点から、上述した軟化剤中でも、25℃等の常温で液体であるもの、例えば、アロマオイル、パラフィンオイル、ナフテンオイル等の石油系軟化剤を配合することが好ましく、また、植物系軟化剤を配合しないことが好ましい。
 さらに、軟化剤を配合する場合には、ゴム成分100質量部に対して、10質量部以下で配合することが好ましく、5質量部以下で配合することがより好ましい。
 また、本発明のタイヤ用ゴム組成物は、シリカを含有しているため、シランカップリング剤をさらに含有することが好ましい。シリカによる補強性及び低発熱性の効果をさらに向上させることができるからである。なお、シランカップリング剤は、公知のものを適宜使用することができる。好ましいシランカップリング剤の含有量については、シランカップリング剤の種類などにより異なるが、シリカに対して、好ましくは2~25質量%の範囲であることが好ましく、2~20質量%の範囲であることがより好ましく、5~18質量%であることが特に好ましい。含有量が2質量%以上であれば、カップリング剤としての効果が充分に発揮され、また、25質量%以下であればゴム成分のゲル化を引き起こすおそれがない。
 なお、本発明のタイヤ用ゴム組成物の製造方法は、特に限定はされない。例えば、上述した、ゴム成分、カーボンブラック、シリカ、カーボンブラック分散剤、HSPが27以上の化合物及びその他の成分を、公知の方法で、配合し、混錬することで得ることができる。
(タイヤ)
 本発明のタイヤは、上述した本発明のタイヤ用ゴム組成物を用いてなることを特徴とする。本発明のタイヤ用ゴム組成物をタイヤ材料として含むことで、優れた低発熱性及び耐摩耗性を実現できる。
 前記ゴム組成物を適用する部位については、タイヤの中でもトレッドに用いることが好ましい。本発明のタイヤ用ゴム組成物をトレッドに用いたタイヤは、低発熱性及び耐摩耗性に優れる。
 なお、本発明のタイヤは、上述した本発明のタイヤ用ゴム組成物をタイヤ部材のいずれかに用いる以外特に制限は無く、常法に従って製造することができる。なお、該タイヤに充填する気体としては、通常の或いは酸素分圧を調整した空気の他、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスを用いることができる。
 以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。
(実施例1~7、比較例1~5)
 表1に示す配合処方で、各実施例及び比較例のゴム組成物を調製した。
 調製した各ゴム組成物のサンプルに対して、下記の方法で、低発熱性及び耐摩耗性について、評価を行った。評価結果を表1に示す。
(1)tanδ(低発熱性)
 各サンプルのゴム組成物を、145℃で33分間加硫して加硫ゴムを得た。得られた加硫ゴムに対し、粘弾性測定装置[レオメトリックス社製]を用い、温度50℃、歪み5%、周波数15Hzで損失正接(tanδ)を測定した。
 なお、tanδは、比較例1の値を100としたときの指数で示し、小さい程、低発熱性に優れることを示す。
(2)摩耗試験(耐摩耗性)
 調製した各加硫ゴムから円板状(直径16.2mm×厚さ6mm)に切り抜いた試験片を用い、JIS K6264-2:2005に準じて、DIN摩耗試験を行い、室温でDIN摩耗試験を行った際の摩耗量(mm3)を測定した。
 なお、各サンプルにおいて測定した摩耗量については、比較例1の摩耗量の逆数を100とした場合の、各サンプルの摩耗量の逆数を指数として表示している。指数値が大きい程、摩耗量が少なく、耐摩耗性が良好であることを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000023
*1:RSS#1
*2:旭カーボン(株)製「♯80」
*3:東ソー・シリカ(株)製「ニプシルAQ」
*4:ビス(3-トリエトシキシリルプロピル)ジスルフィド、Evonik社製 商品名「Si75」(登録商標)
*5:三共油化工業(株)製「A/O MIX」
*6:2,2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリン重合体、大内新興化学工業(株)製「ノクラック224」
*7:N-tert-ブチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、三新化学工業(株)製「サンセラーNS」
*8:N-シクロヘキシル-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド、三新化学工業(株)製「サンセラーCM」
*9:3-ヒドロキシ-2-ナフトエ酸ヒドラジド、東京化成工業(株)製
*10: 2,6-ジヒドロキシベンゾヒドラジド、大塚化学(株)製
*11:S-(2-(ベンズイミダゾリル-2)エチル)チオ硫酸、四国化成工業(株)製
*12: ナトリウム(2Z)-4-[(4-アミノフェニル)アミノ]-4-オキソ-2-ブテン酸、住友化学(株)製「スミリンク200」
*13:S-(3-アミノプロピル)チオ硫酸、住友化学(株)製「スミリンク100」
*14:花王(株)製「エキシルS-95」、HSP値:35.6
*15:日本化成(株)製「ダイヤミッドY 」、HSP値:29.2
*16:モノ[POP(5)ラウリルエーテル]マレイン酸エステル、HSP値:26.2
*17:花王(株)製「ファーミンDM8098」、HSP値:21.7
 表1の結果から、各実施例のゴム組成物は、いずれも、良好な低発熱性及び耐摩耗性を示すことがわかった。
 本発明によれば、低発熱性及び耐摩耗性に優れたタイヤ用ゴム組成物を提供することができる。また、本発明によれば、低発熱性及び耐摩耗性に優れたタイヤを提供することができる。

Claims (9)

  1.  ジエン系ゴムを含有するゴム成分、カーボンブラック及びシリカを含むゴム組成物であって、
     該ゴム組成物は、式(I)~(V)で表される化合物、並びに、式(IV)で表される化合物の塩、溶媒和物及び塩の溶媒和物、からなる群より選択される少なくとも一種であるカーボンブラック分散剤と、ハンセン溶解度パラメータ(HSP)が27以上の化合物とを、さらに含むことを特徴とする、タイヤ用ゴム組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    (式中、Aは、アリール基であり、該アリール基は、少なくとも1つの極性基を有し、2つ以上の極性基を有する場合、該極性基は同じであっても、異なっていてもよい。R11及びR12は、それぞれ独立して、水素原子、アシル基、アミド基、アルキル基、シクロアルキル基及びアリール基からなる群から選択される少なくとも一種の置換基であり、さらに、該置換基は、酸素、硫黄及び窒素原子のうちの一種以上を含んでいてもよい。)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    (式中、Aは、アリール基であり、該アリール基は、少なくとも1つの極性基を有し、2つ以上の極性基を有する場合、該極性基は同じであっても、異なっていてもよい。R13は、アルキレン基、シクロアルキレン基又はアリーレン基からなる置換基であり、さらに、該置換基は、酸素、硫黄及び窒素原子のうちの一種以上を含んでいてもよい。)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
    (式中、Rは炭素数1~6の直鎖状または分岐状のアルキレン基を表す。)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
    (式中、Rは置換基を有していてもよい炭素数2~12のアルカンジイル基、置換基を有していてもよい炭素数3~12のシクロアルカンジイル基、又は*-B-Ar-B-*基を表し、*は結合手を表す。B及びBは、単結合又は炭素数1~12のアルカンジイル基を表す。Arは、置換基を有していてもよい炭素数6~12の2価の芳香族炭化水素基を表す。R及びRは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数6~12のアリール基、ヒドロキシ基又は炭素数1~6のアルコキシ基を表すか、或いは、互いに結合して炭素数2~12のアルカンジイル基を形成する。Rは、ヒドロキシ基、炭素数1~6のアルコキシ基、炭素数6~12のアリールオキシ基、炭素数7~15のアリールアルコキシ基、-NR又は-O(Yn+1/nを表し、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1~6のアルキル基を表す。Xは、-NH-又は-O-を表す。)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
    (式中、Mn+は、H又はn価の金属イオンを表す。nは、1又は2の整数を表す。R31及びR32は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1~6のアルキル基を表すか、あるいは、R31とR32とが互いに結合して、それらが結合している窒素原子とともに環を形成する。mは、2~9の整数を表す。)
  2.  前記カーボンブラック分散剤を、前記ゴム成分100質量部に対して、0.05~30質量部含むことを特徴とする、請求項1に記載のタイヤ用ゴム組成物。
  3.  前記HSPが27以上の化合物を、前記シリカの含有量に対して、3~30質量%含むことを特徴とする、請求項1又は2に記載のタイヤ用ゴム組成物。
  4.  前記ゴム成分が、天然ゴムを60質量%以上含むことを特徴とする、請求項1~3のいずれか1項に記載のタイヤ用ゴム組成物。
  5.  前記カーボンブラックを、前記ゴム成分100質量部に対して、10~160質量部含むことを特徴とする、請求項1~4のいずれか1項に記載のタイヤ用ゴム組成物。
  6.  前記ゴム組成物中の、カーボンブラックの含有量をa、シリカの含有量をbとしたときに、以下の関係式を満たすことを特徴とする、請求項5に記載のタイヤ用ゴム組成物。
    0.05<b/(a+b)<0.9
  7.  前記ゴム組成物中の、カーボンブラックの含有量をa、シリカの含有量をbとしたときに、以下の関係式を満たすことを特徴とする、請求項5に記載のタイヤ用ゴム組成物。
    0.05<b/(a+b)<0.9
  8.  前記HSPが27以上の化合物が、炭素数9以上の脂肪酸、並びに、窒素及び酸素のうちから選択される少なくとも1つの原子を含むことを特徴とする、請求項1~6のいずれか1項に記載のタイヤ用ゴム組成物。
  9.  請求項1~7のいずれか1項に記載のタイヤ用ゴム組成物を用いてなることを特徴とする、タイヤ。
     
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