WO2018225478A1 - タイヤ用ゴム組成物及びタイヤ - Google Patents

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WO2018225478A1
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tire
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松井 貴彦
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株式会社ブリヂストン
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    • C08K2201/002Physical properties
    • C08K2201/006Additives being defined by their surface area

Definitions

  • the present invention relates to a rubber composition for a tire and a tire.
  • a rubber composition used for a tire tread or the like a rubber composition having a low tan ⁇ and excellent in low heat buildup is desired.
  • a rubber composition used for a tire is also desired for improving wear resistance from the viewpoint of the long life of the tire. Since these performances are in a trade-off relationship, development of a technology that can achieve both at a high level is desired.
  • the above-described improvement in wear resistance can be realized by increasing the content of reinforcing filler such as carbon black or by reducing the particle size.
  • reinforcing filler such as carbon black
  • Patent Document 1 According to the technique disclosed in Patent Document 1, it is possible to obtain a certain effect for achieving both low heat generation and wear resistance. However, further improvement in wear resistance has been desired.
  • an object of the present invention is to provide a tire rubber composition having excellent low heat resistance and excellent wear resistance. Another object of the present invention is to provide a tire excellent in low heat buildup and wear resistance.
  • the rubber composition for tires of the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as “rubber composition”) includes a rubber component containing a diene rubber, a compound represented by the following formula (I), and a CTAB adsorption ratio. And carbon black having a surface area (CTAB) of 120 m 2 / g or more.
  • CTAB surface area
  • A is an aryl group, and the aryl group has at least two polar groups, and the polar groups may be the same or different.
  • R 1 and R 2 are each independently selected.
  • At least one of the polar groups of A in the compound represented by the formula (I) is a hydroxyl group, an amino group, or a nitro group. It is more preferable that at least one of the polar groups is a hydroxyl group, and it is particularly preferable that at least two of the polar groups are hydroxyl groups. This is because more excellent low heat generation and wear resistance can be realized.
  • a in the compound represented by the formula (I) is a phenyl group or a naphthyl group. This is because more excellent low heat generation properties and wear resistance can be realized, and the practicality is also excellent.
  • the rubber composition for a tire of the present invention is preferably both hydrogen atoms. This is because more excellent low heat generation and wear resistance can be realized.
  • the molecular weight of the compound represented by the formula (I) is preferably 200 or less. This is because more excellent low heat generation and wear resistance can be realized.
  • the melting point of the compound represented by the formula (I) is preferably 80 ° C. or higher and lower than 250 ° C. This is because more excellent low heat generation and wear resistance can be realized.
  • the carbon black preferably has a maximum frequency value (Dst) of a Stokes equivalent diameter distribution curve of 60 nm or less, and the peak of Dst in the distribution curve. More preferably, the full width at half maximum is 60 nm or less. More preferably, the ratio of ⁇ D50 to Dst ( ⁇ D50 / Dst) is 0.95 or less. This is because more excellent wear resistance can be realized.
  • Dst maximum frequency value of a Stokes equivalent diameter distribution curve of 60 nm or less
  • the peak of Dst in the distribution curve More preferably, the full width at half maximum is 60 nm or less. More preferably, the ratio of ⁇ D50 to Dst ( ⁇ D50 / Dst) is 0.95 or less. This is because more excellent wear resistance can be realized.
  • the tire rubber composition of the present invention preferably contains silica, and the total content of the carbon black and the silica is 50 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the rubber component. More preferred.
  • CTAB adsorption specific surface area of the silica is more preferably 120 m 2 / g or more. This is because more excellent wear resistance and low heat generation can be realized.
  • the tire rubber composition of the present invention preferably further contains a silane coupling agent. This is because various performances such as workability and heat resistance can be improved.
  • the tire rubber composition of the present invention preferably further contains a glycerin fatty acid ester. This is because more excellent low heat generation and wear resistance can be realized.
  • the rubber composition for tires of the present invention is preferably a rubber composition for tire treads. This is because good low heat build-up and excellent wear resistance can be exhibited more effectively.
  • the tire of the present invention is characterized by using the above-described tire rubber composition of the present invention. By providing the above configuration, it is possible to realize excellent wear resistance while having good low heat generation.
  • the tire of the present invention is preferably a heavy load tire. This is because good low heat build-up and excellent wear resistance can be exhibited more effectively.
  • the present invention it is possible to provide a tire rubber composition having excellent low heat resistance and excellent 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 and a compound represented by the following formula (I).
  • A is an aryl group and has at least two polar groups, which may be the same or different.
  • R 1 and R 2 are each independently hydrogen And at least one substituent selected from the group consisting of an atom, an acyl group, an amide group, an alkyl group, a cycloalkyl group, and an aryl group, and the substituent is one or more of O, S, and N atoms
  • R 1 and R 2 may be one substituent having C that forms a double bond with N.
  • the tire rubber composition of the present invention includes a rubber component containing a diene rubber.
  • the constitution of the rubber component is not particularly limited as long as it contains a diene rubber, and can be appropriately selected according to the required performance.
  • natural rubber or diene synthetic rubber is contained alone or in combination with natural rubber and diene synthetic rubber. Can do.
  • the rubber component may be composed of 100% of the diene rubber, but may contain other rubber than the diene rubber as long as the object of the present invention is not impaired.
  • the content of the diene rubber in the rubber component is preferably 70% by mass or more, and preferably 80% by mass or more. More preferably, it is more preferably 90% by mass or more.
  • examples of the diene synthetic rubber include polybutadiene rubber (BR), isoprene rubber (IR), styrene butadiene rubber (SBR), styrene isoprene butadiene rubber (SIBR), chloroprene rubber (CR), and acrylonitrile butadiene rubber (NBR).
  • Etc examples of the non-diene rubber include ethylene propylene diene rubber (EPDM), ethylene propylene rubber (EPM), and butyl rubber (IIR).
  • EPDM ethylene propylene diene rubber
  • EPM ethylene propylene rubber
  • IIR butyl rubber
  • the rubber composition for tires of this invention contains the compound represented by Formula (I) in addition to the rubber component mentioned above.
  • A represents an aryl group.
  • the aryl group has at least two polar groups at arbitrary positions, and the polar groups may be the same or different, and the positions of the polar groups are the same in the aromatic ring. It can be anywhere.
  • R 1 and R 2 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. Yes, the substituent may contain one or more of O, S and N atoms.
  • R 1 and R 2 may be a single substituent having C that forms a double bond with N.
  • 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 can be greatly improved by being blended in the rubber composition. As a result, even when carbon black with a small particle size (carbon black with large CTAB) is included as a reinforcing filler, hysteresis loss due to friction between the fillers can be reduced, resulting in low heat build-up. Reduction can be effectively suppressed. In addition, the reinforcing property can be further improved by improving the dispersibility of the filler. Furthermore, the chemical interaction between the rubber component and the filler such as carbon black has been greatly improved, so that the scorch is improved while maintaining the low exothermic property of the rubber composition (because the scorch time becomes longer), and processing. It can also improve the property.
  • 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. Because it has excellent affinity with fillers such as carbon black, it can realize better low heat generation, and it can reduce the number of aromatic rings, so it is advantageous in terms of cost and practicality. is there.
  • the number of the polar groups which the aryl group shown by A in the compound represented by the formula (I) has is 2 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 is preferably a hydroxyl group, an amino group and / or a nitro group, and more preferably a hydroxyl group and / or an amino 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.
  • one of the polar groups is preferably in the ortho position with respect to the position of the hydrazide skeleton leading to A.
  • the aryl group can be represented by, for example, the following formula (A-1) or formula (A-2).
  • R 3 , R 4 , R 5 and R 6 in formula (A-1) and formula (A-2) are the same as the polar group of the aryl group described above.
  • R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, an acyl group, an amide group, an alkyl group, a cycloalkyl group, and an aryl group. And at least one substituent selected from the group consisting of groups. These substituents may contain one or more of O, S and N atoms. R 1 and R 2 may be a single substituent having C that forms a double bond with N.
  • R ⁇ 1 > and R ⁇ 2 > are a hydrogen atom or an alkyl group among the substituents mentioned above, and it is more preferable that both R ⁇ 1 > and R ⁇ 2 > are hydrogen atoms. This is because the substituents of R 1 and R 2 have high affinity with the rubber component, and more excellent low heat generation can be obtained.
  • R ⁇ 1 > and R ⁇ 2 > of the said formula (I) one substituent which has C which formed the double bond with N may be sufficient.
  • the compound represented by the formula (I) can be represented as the following (II).
  • R 7 and R 8 in formula (II) each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group or an alkenyl group, and A is the same as described above.
  • alkyl group for R 7 and R 8 examples include n-pentyl, isopentyl, neopentyl, tert-pentyl, n-hexyl, isohexyl, heptyl, octyl, nonyl, decyl, and the like.
  • straight-chain or branched alkyl groups having 1 to 16 carbon atoms such as a group, undecyl group, dodecyl group, tridecyl group, tetradecyl group, pentadecyl group, hexadecyl group and the like.
  • a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms is preferable, and a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms is particularly preferable.
  • examples of the alkenyl group for R 7 and R 8 include a vinyl group, 1-propenyl group, allyl group, isopropenyl group, 2-butenyl group, 3-butenyl group, 1-methyl-2-propenyl group, 3-methyl-2-propenyl group, 1,3-butadienyl group, 1-pentenyl group, 2-pentenyl group, 3-pentenyl group, 4-pentenyl group, 1,1-dimethyl-2-propenyl group, 1-ethyl -2-propenyl group, 1-methyl-2-butenyl group, 1-methyl-3-butenyl group, 1-hexenyl group, 2-hexenyl group, 3-hexenyl group, 4-hexenyl group, 5-hexenyl group, 1 , 1-dimethyl-2-butenyl group, 1,1-dimethyl-3-butenyl group, etc., a straight or branched alkenyl having 2 to 6 carbon atoms having
  • R 8 when R 7 is a hydrogen atom, R 8 is preferably an isopropyl group, and when R 7 is a methyl group, R 8 is 2 A methylpropyl group, an undecyl group or a 2-methylpropenyl group is preferred. Further, any one of R 7 and R 8 is preferably an isopropyl group or an undecyl group, and when R 7 is a methyl group, R 8 is particularly preferably a 2-methylpropyl group. This is because the resulting rubber composition can impart excellent low heat build-up and processability.
  • 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 of the rubber component with each molecule is increased, a superior low heat build-up property can be obtained, and the wear resistance can be further increased.
  • 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.
  • the content of the compound represented by the formula (I) in the tire rubber composition of the present invention is preferably 0.05 to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component, and 0.05 to 10 It is more preferably part by weight, particularly preferably 0.05 to 5.0 parts by weight, and most preferably 0.1 to 2.0 parts by weight.
  • the rubber composition for tires of this invention can also contain only one type of compound represented by the said Formula (I) and the compound represented by Formula (II), or multiple types of compounds are included. It can also be included.
  • the rubber composition for tires of the present invention further contains carbon black in addition to the rubber component and the compound represented by the formula (I).
  • the carbon black has a nitrogen adsorption specific surface area (CTAB) of 120 m 2 / g or more.
  • CTAB nitrogen adsorption specific surface area
  • the CTAB is of less than 120 m 2 / g, it is impossible to obtain sufficient wear resistance.
  • the CTAB of the carbon black is preferably 130 m 2 / g or more.
  • the upper limit of CTAB of the carbon black is not particularly limited, but is preferably 160 m 2 / g or less, and 150 m 2 / g or less from the viewpoint of maintaining good low heat generation. It is more preferable.
  • the CTAB of the carbon black is the specific surface area when CTAB (cetyltrimethylammonium bromide) is adsorbed on the carbon black, and indicates the external surface area that does not contain the fine pores of the carbon black. JIS K 6217 -3 (2001).
  • the carbon black is preferably compressed DBP (dibutyl phthalate) absorption amount (24M4DBP) is 80 ⁇ 110cm 3 / 100g, and more preferably 85 ⁇ 100m 2 / g.
  • the carbon black structure (the structure formed as a result of fusing and joining the primary particles of spherical carbon black) can be further optimized, further improving low heat buildup and wear resistance. Is possible.
  • the carbon black 24M4DBP is a value obtained by measuring the DBP (dibutyl phthalate) absorption after applying pressure four times at a pressure of 24000 psi in accordance with ISO 6894. The value of 24M4DBP can be adjusted, for example, by controlling the amount of KOH under manufacturing conditions.
  • the carbon black preferably has a most frequent value (Dst) of a distribution curve of the Stokes equivalent diameter of 60 nm or less, and more preferably 55 nm or less. This is because the particle size of the carbon black can be surely reduced and more excellent wear resistance can be realized.
  • Dst most frequent value
  • Dst of the carbon black is measured by a centrifugal sedimentation method in accordance with JIS K 6217-6.
  • the centrifugal sedimentation method first, dry carbon black is precisely weighed and mixed with a 20% ethanol aqueous solution containing a small amount of a surfactant to prepare a dispersion with a carbon black concentration of 50 mg / l. Disperse it sufficiently and use this as the sample solution.
  • a disk centrefuge manufactured by Joyce Rable is used, the rotation speed of the disk centrefuge is set to 6000 rpm, 10 ml of spin solution (2% glycerin aqueous solution) is added, and then 1 ml of buffer solution (ethanol Inject the aqueous solution.
  • the formed aggregate distribution curve is drawn by photoelectric precipitation, and the Stokes equivalent diameter corresponding to the peak of the curve is Dst (nm)
  • Dst Dst (nm)
  • DELTA D50
  • it can adjust by controlling reaction temperature and an air rate among manufacturing conditions, for example.
  • the half-value width ( ⁇ D50) of the Dst peak in the distribution curve is preferably 60 nm or less, and more preferably 55 nm or less. Since the structure distribution of the carbon black can be sharpened, the carbon black having a fine particle size is increased, and more excellent wear resistance can be realized.
  • ⁇ D50 is the width (half width) of the distribution curve at the position of 50% of the frequency (peak) (wt%) of Dst (nm) described above, and can be derived from the distribution curve.
  • the carbon black preferably has a ratio of ⁇ D50 to Dst ( ⁇ D50 / Dst) of 0.95 or less, more preferably 0.90 or less. Since the structure distribution of carbon black can be sharpened, further excellent wear resistance can be realized.
  • the type of carbon black is not particularly limited except that it has the above-mentioned CTAB.
  • CTAB any hard carbon produced by an oil furnace method can be used.
  • the carbon black content is preferably 25 to 70 parts by weight, more preferably 30 to 60 parts by weight, and more preferably 30 to 50 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the rubber component. It is particularly preferred. By making the content of the carbon black 30 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the rubber component, more excellent wear resistance can be obtained, and by making it 50 parts by mass or less, low heat generation Further improvement in sex can be achieved.
  • the rubber composition for tires of the present invention can contain other components in addition to the above-described rubber component, the compound represented by the formula (I) and carbon black to the extent that the effects of the invention are not impaired.
  • other components for example, in the rubber industry such as fillers other than the carbon black, anti-aging agent, crosslinking accelerator, crosslinking agent, crosslinking accelerator, silane coupling agent, ozone degradation inhibitor, surfactant and the like
  • the additive currently used normally can be included suitably.
  • the filler examples include silica and other inorganic fillers. Among these, it is preferable that the filler contains silica. This is because better exothermic properties and wear resistance can be obtained.
  • silica examples include wet silica, colloidal silica, calcium silicate, aluminum silicate, and the like.
  • the silica is preferably wet silica, and more preferably precipitated silica among the wet silica. This is because these silicas have high dispersibility and can further improve the low heat buildup and wear resistance of the rubber composition.
  • Precipitated silica is agglomerated primary particles in the initial stage of production by allowing the reaction solution to react in a relatively high temperature, neutral to alkaline pH region to grow silica primary particles and then controlling to the acidic side. It is the silica obtained as a result.
  • the CTAB adsorption specific surface area (CTAB) of the silica is preferably 130 m 2 / g or more from the viewpoint of realizing excellent wear resistance, and from the same viewpoint, it is 150 m 2 / g or more. Is more preferably 180 m 2 / g or more.
  • the CTAB adsorption specific surface area means a value measured according to ASTM D3765-92. However, the adsorption sectional area per molecule of cetyltrimethylammonium bromide on the silica surface is 0.35 nm 2 and the specific surface area (m 2 / g) calculated from the amount of CTAB adsorption is defined as the CTAB adsorption specific surface area.
  • the oil absorption amount of the silica is preferably 160 to 260 ml / 100 g or more, and more preferably 200 ml / 100 g or more. More excellent reinforcement and low loss can be realized.
  • the oil absorption can be measured according to ASTM D2414-93.
  • the content of the silica is not particularly limited. However, from the viewpoint of realizing excellent low heat buildup and wear resistance of the rubber composition, the total content of the carbon black and the silica is 50 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the rubber component. It is preferably 55 parts by mass or more.
  • inorganic filler it is also possible to use the inorganic compound represented, for example by following formula (III).
  • nM ⁇ xSiO Y ⁇ zH 2 O (III) (Wherein, M is a metal selected from the group consisting of aluminum, magnesium, titanium, calcium and zirconium, oxides or hydroxides of these metals, and hydrates thereof, and carbonates of these metals.
  • N, x, y and z are each an integer of 1 to 5, an integer of 0 to 10, an integer of 2 to 5, and an integer of 0 to 10)
  • Examples of the inorganic compound of the formula (III) include alumina (Al 2 O 3 ) such as ⁇ -alumina and ⁇ -alumina; alumina monohydrate such as boehmite and diaspore (Al 2 O 3 .H 2 O); gibbsite Aluminum hydroxide [Al (OH) 3 ] such as bayerite; aluminum carbonate [Al 2 (CO 3 ) 3 ], magnesium hydroxide [Mg (OH) 2 ], magnesium oxide (MgO), magnesium carbonate (MgCO 3 ), Talc (3MgO ⁇ 4SiO 2 ⁇ H 2 O), attapulgite (5MgO ⁇ 8SiO 2 ⁇ 9H 2 O), titanium white (TiO 2 ), titanium black (TiO 2n-1 ), calcium oxide (CaO), hydroxide Calcium [Ca (OH) 2 ], magnesium aluminum oxide (MgO ⁇ Al 2 O 3 ), clay (Al 2 O 3 ⁇ 2SiO 2 ), kaolin (Al
  • the anti-aging agent may be a known one and is not particularly limited.
  • a phenol type anti-aging agent, an imidazole type anti-aging agent, an amine type anti-aging agent, etc. can be mentioned.
  • These anti-aging agents can be used alone or in combination of two or more.
  • cross-linking accelerator known ones can be used and are not particularly limited.
  • thiazole vulcanization accelerators such as 2-mercaptobenzothiazole and dibenzothiazyl disulfide; N-cyclohexyl-2-benzothiazylsulfenamide, Nt-butyl-2-benzothiazylsulfenamide and the like Sulfenamide vulcanization accelerators; Guanidine vulcanization accelerators such as diphenylguanidine; tetramethylthiuram disulfide, tetraethylthiuram disulfide, tetrabutylthiuram disulfide, tetradodecylthiuram disulfide, tetraoctylthiuram disulfide, tetrabenzylthiuram disulfide, di Examples include thiuram vulcanization accelerators such as pentamethylene thiuram tetrasulfide
  • the crosslinking agent is not particularly limited.
  • sulfur, a bismaleimide compound, etc. are mentioned.
  • the bismaleimide compound include N, N′-o-phenylene bismaleimide, N, N′-m-phenylene bismaleimide, N, N′-p-phenylene bismaleimide, N, N ′-( Illustrate 4,4'-diphenylmethane) bismaleimide, 2,2-bis- [4- (4-maleimidophenoxy) phenyl] propane, bis (3-ethyl-5-methyl-4-maleimidophenyl) methane, etc. Can do.
  • N, N′-m-phenylenebismaleimide, N, N ′-(4,4′-diphenylmethane) bismaleimide and the like can be preferably used.
  • the crosslinking accelerating aid examples include zinc white (ZnO) and fatty acids.
  • the fatty acid may be a saturated or unsaturated, linear or branched fatty acid, and the number of carbon atoms of the fatty acid is not particularly limited, but for example, a fatty acid having 1 to 30 carbon atoms, preferably 15 to 30 carbon atoms, More specifically, naphthenic acid such as cyclohexane acid (cyclohexanecarboxylic acid) and side chain alkylcyclopentane; hexanoic acid, octanoic acid, decanoic acid (including branched carboxylic acid such as neodecanoic acid), dodecanoic acid, tetradecane Examples thereof include saturated fatty acids such as acid, hexadecanoic acid, and octadecanoic acid (stearic acid); unsaturated fatty acids such as methacrylic acid, oleic acid, linole
  • silica when silica is contained as the filler, it is preferable to further contain a silane coupling agent. This is because the effects of workability, wear resistance and low heat build-up due to silica can be further improved.
  • a well-known thing can be used suitably for a silane coupling agent.
  • the content of the preferred silane coupling agent varies depending on the type of silane coupling agent and the like, but is preferably in the range of 0.5 to 20% by mass and preferably in the range of 1 to 15% by mass with respect to silica. More preferably, it is 1 to 12% by mass. If the content is less than 0.5% by mass, the effect as a coupling agent is hardly exhibited, and if it exceeds 20% by mass, the rubber component may be gelled.
  • the silane coupling agent is not particularly limited, and a known silane coupling agent can be used.
  • a known silane coupling agent can be used.
  • a silane coupling agent may be used individually by 1 type, and may contain multiple. Among the silane coupling agents described above, it is preferable to contain 3-octanoylthio-1-propyltriethoxysilane.
  • the rubber composition for tires of this invention further contains glycerol fatty acid ester from a viewpoint of improving workability.
  • the glycerin fatty acid ester composition is not particularly limited, but the fatty acid has 8 to 28 carbon atoms, includes a glycerin fatty acid monoester and a glycerin fatty acid diester, and has a glycerin fatty acid monoester content of 40 to 40. More preferably, it becomes 100 mass%.
  • glycerin fatty acid ester composition By blending such a glycerin fatty acid ester composition, it is possible to improve processability by reducing the viscosity of the unvulcanized rubber compounded with silica without suppressing shrinkage and rubber burning and delaying the vulcanization speed, and heat resistance. This is because various performances such as can be achieved at a high level.
  • the content of the glycerin fatty acid ester composition is not particularly limited, but the content of the glycerin fatty acid monoester is set to 100 parts by mass of the rubber component from the viewpoint of achieving both low exothermic properties and processability at a higher level. On the other hand, it is preferably 0.05 to 10 parts by mass.
  • the manufacturing method of the rubber composition for tires of the present invention is not particularly limited.
  • a rubber component containing a diene rubber, a compound represented by the formula (I), the carbon black, and the other components are blended and kneaded by a known method. Can do.
  • the rubber composition for tires of this invention is a rubber composition for tire treads.
  • a rubber composition for a tire tread good low heat build-up and excellent wear resistance can be more effectively exhibited.
  • the “tire tread rubber composition” is a rubber composition for use in tire tread rubber, and the basic components are the same as those of the tire rubber composition of the present invention described above. is there.
  • the tire of the present invention is characterized by using the tire rubber composition of the present invention described above.
  • the rubber composition for a tire tread of the present invention for a tread rubber By using the rubber composition for a tire tread of the present invention for a tread rubber, excellent low heat build-up and wear resistance can be realized.
  • the tire of the present invention is not particularly limited except that the above-described rubber composition for a tread of the present invention is used, and can be manufactured 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.
  • Carbon black A to F Carbon blacks A to E having the conditions shown in Table 1 were prepared.
  • the carbon blacks A to F were prepared by using HAF grade carbon black (manufactured by Asahi Carbon Co., Ltd.) and adjusting the reaction temperature, air ratio, KOH amount, and reaction time.
  • Table 1 shows CTAB, 24M4DBP, Dst, and ⁇ D50. Dst and ⁇ D50 were measured by a centrifugal sedimentation method using a disc centrefuge manufactured by Joyce Reble.
  • Examples 1 to 9 Based on the contents shown in Table 2, a rubber composition of each sample was prepared. Thereafter, the rubber composition of each sample prepared was used as a tread rubber, and test tires (off-the-road tires: 4000R57) were respectively produced according to normal vulcanization conditions. A performance test was performed.
  • Abrasion resistance [(remaining groove depth of each test tire) / (remaining groove depth of tire of Comparative Example 1)] ⁇ 100
  • Abrasion resistance [(remaining groove depth of each test tire) / (remaining groove depth of tire of Comparative Example 1)] ⁇ 100
  • Glycerin fatty acid ester is synthesized by changing the fatty acid from octanoic acid to the same molar amount of palm-derived hardened fatty acid according to the method described in Production Example 1 of International Publication No. 2014/098155, and further by molecular distillation. The prepared one (glycerin fatty acid ester composition) was used. The glycerin fatty acid monoester content of the obtained glycerin fatty acid ester composition was 97% by mass.
  • the present invention it is possible to provide a tire rubber composition having excellent low heat resistance and excellent 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

良好な低発熱性を有しつつ、耐摩耗性に優れたゴム組成物を提供することを目的とする。 上記課題を解決するべく、本発明は、ジエン系ゴムを含有するゴム成分と、下記式(I)で表される化合物と、CTAB吸着比表面積(CTAB)が120m2/g以上であるカーボンブラックとを含むことを特徴とする。 (式中、Aは、アリール基であり、該アリール基は少なくとも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、該置換基は、O、S及びN原子のうちの一種以上を含んでいてもよく、また、R1及びR2は、Nと二重結合を形成したCを有する一つの置換基であってもよい。)

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されるゴム組成物としては、tanδが低く、低発熱性に優れたゴム組成物が望まれている。一方で、タイヤに使用されるゴム組成物は、タイヤのロングライフの観点から、耐摩耗性の向上についても望まれている。これらの性能は、二律背反の関係にあることから、高いレベルで両立させることができる技術の開発が望まれている。
 例えば、上述した耐摩耗性の改善は、カーボンブラック等の補強性充填材の含有量を増やすことや、粒径を小さくすることによって実現することが可能である。ただし、その場合には、ゴム組成物の低発熱性が悪化する、という問題があった。
 そのため、低発熱性を低下させることなく耐摩耗性の改善を図った技術として、例えば特許文献1には、イソプレン系ゴムに、微粒径且つ凝集体の分布を広げた(凝集体径分布の最頻値(Dst)を小さくするとともに、凝集体径分布の半値幅(ΔD50)を広げた)カーボンブラックを配合したゴム組成物が開示されている。
特開平11-209515号公報
 特許文献1に開示された技術によって、低発熱性及び耐摩耗性の両立について一定の効果が得られることとなった。しかしながら、耐摩耗性については、さらなる改善が望まれていた。
 そのため、本発明の目的は、良好な低発熱性を有しつつ、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。
 本発明の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。)は、ジエン系ゴムを含有するゴム成分と、下記式(I)で表される化合物と、CTAB吸着比表面積(CTAB)が120m2/g以上であるカーボンブラックとを含むことを特徴とする。
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。R及びR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、該置換基は、O、S及びN原子のうちの一種以上を含んでいてもよく、また、R及びRは、Nと二重結合を形成した一つの置換基であってもよい。)
 上記構成を具えることによって、良好な低発熱性を有しつつ、優れた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、前記式(I)で表される化合物中のAの有する極性基の少なくとも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、当該極性基の少なくとも1つがヒドロキシル基であることがより好ましく、当該極性基の少なくとも2つがヒドロキシル基であることが特に好ましい。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、前記式(I)で表される化合物中のAが、フェニル基又はナフチル基であることが好ましい。より優れた低発熱性及び耐摩耗性を実現でき、実用性の点でも優れるためである。
 また、本発明のタイヤ用ゴム組成物については、前記式(I)で表される化合物中のR及びRが、いずれも水素原子であることが好ましい。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、前記式(I)で表される化合物の分子量が、200以下であることが好ましい。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、前記式(I)で表される化合物の融点が、80℃以上、250℃未満であることが好ましい。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、前記カーボンブラックは、ストークス相当径の分布曲線の最多頻度値(Dst)が、60nm以下であることが好ましく、前記分布曲線における前記Dstのピークの半値幅が60nm以下であることがより好ましい。また、前記Dstに対する前記ΔD50の比(ΔD50/Dst)が0.95以下であることもより好ましい。より優れた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、シリカを含むことが好ましく、前記カーボンブラック及び前記シリカの合計含有量が、前記ゴム成分100質量部に対して、50質量部以上であることがより好ましい。さらにまた、前記シリカのCTAB吸着比表面積(CTAB)が120m2/g以上であることもより好ましい。より優れた耐摩耗性及び低発熱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、シランカップリング剤をさらに含むことが好ましい。加工性や耐熱性等の諸性能を向上させることができるためである。
 また、本発明のタイヤ用ゴム組成物については、グリセリン脂肪酸エステルをさらに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は、タイヤトレッド用ゴム組成物であることが好ましい。良好な低発熱性及び優れた耐摩耗性を、より効果的に発揮できるためである。
 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たことを特徴とする。
 上記構成を具えることによって、良好な低発熱性を有しつつ、優れた耐摩耗性を実現できる。
 また、本発明のタイヤは、重荷重用タイヤであることが好ましい。良好な低発熱性及び優れた耐摩耗性を、より効果的に発揮できるためである。
 本発明によれば、良好な低発熱性を有しつつ、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、ゴム成分と、下記式(I)で表される化合物と、を含むゴム組成物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
(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。R及びR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、O、S及びN原子のうちの一種以上を含んでいてもよい。また、R及びRは、Nと二重結合を形成したCを有する一つの置換基であってもよい。)
(ゴム成分)
 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を含む。
 該ゴム成分の構成については、ジエン系ゴムを含有するものであれば特に限定はされず、要求される性能に応じて適宜選択することができる。例えば、優れた耐亀裂進展性や耐摩耗性を得ることができる観点からは、天然ゴム若しくはジエン系合成ゴムを単独で、又は、天然ゴム及びジエン系合成ゴムを併用した形で、含有することができる。
 また、前記ゴム成分は、前記ジエン系ゴム100%から構成することもできるが、本発明の目的を損なわない範囲であれば、ジエン系以外のゴムを含有することもできる。なお、優れた耐亀裂進展性や耐摩耗性を得ることができる観点から、前記ゴム成分におけるジエン系ゴムの含有量は、70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く、90質量%以上であることがさらに好ましい。
 ここで、前記ジエン系合成ゴムとしては、ポリブタジエンゴム(BR)、イソプレンゴム(IR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、スチレンイソプレンブタジエンゴム(SIBR)、クロロプレンゴム(CR)、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)等が挙げられる。
 また、非ジエン系ゴムについては、エチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)、エチレンプロピレンゴム(EPM)、ブチルゴム(IIR)等が挙げられる。
 なお、これらの合成ゴムについては、1種単独で用いてもよいし、2種以上のブレンドとして用いてもよい。
(式(I)で表される化合物)
 そして、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、式(I)で表される化合物を含む。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
 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、異なっていてもよく、前記極性基の位置については、前記芳香環中のどこであってもよい。
 また、式(I)のR及びR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、該置換基は、O、S及びN原子のうちの一種以上を含んでいてもよい。また、R及びRは、Nと二重結合を形成したCを有する一つの置換基であってもよい。
 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、補強性充填材として、粒径の小さなカーボンブラック(CTABが大きなカーボンブラック)を含む場合であっても、充填材同士の擦れ合いに起因したヒステリシスロスを低減できる結果、低発熱性の低下を効果的に抑制できる。加えて、充填材の分散性向上によって、補強性についてもより向上できる。
 さらに、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が大きく向上した結果、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させることができる。
 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、例えば、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。カーボンブラック等の充填材と優れた親和性を示すため、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ためである。
 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。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、アミノ基及び/又はニトロ基であることが好ましく、ヒドロキシル基及び/又はアミノ基である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。
 さらに、前記式(I)で表される化合物中のAで示したアリール基については、前記極性基が、Aにつながるヒドラジド骨格の位置に対して、一方がオルト位にあることが好ましい。この場合、該アリール基は、例えば以下の式(A-1)又は式(A-2)のように示すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
 ここで、式(A-1)及び式(A-2)の、R、R、R及びRは、上述したアリール基が有する極性基と同様である。
 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、R及びR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である。なお、これらの置換基は、O、S及びN原子のうちの一種以上を含むものであってもよい。また、R及びRは、Nと二重結合を形成したCを有する一つの置換基であってもよい。
 さらに、R及びR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、R及びRがいずれも水素原子であることがより好ましい。R及びRの置換基がゴム成分と高い親和性を有し、より優れた低発熱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いくつかの代表例を、以下に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000009
 なお、前記式(I)のR及びRについては、Nと二重結合を形成したCを有する一つの置換基であってもよい。この場合、式(I)で表される化合物は、以下の(II)のように表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
 ここで、式(II)中のR及びRは、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基又はアルケニル基を示し、Aは、上述した内容と同様である。
 また、前記R及びRのアルキル基としては、例えば、n-ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert-ペンチル基、n-ヘキシル基、イソヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基等の炭素数1~16の直鎖状又は分岐鎖状アルキル基が挙げられる。これらの中でも炭素数1~12の直鎖状又は分岐鎖状アルキル基が好ましく、炭素数1~6の直鎖状又は分岐鎖状アルキル基が特に好ましい。
 さらに、前記R及びRのアルケニル基としては、例えば、ビニル基、1-プロペニル基、アリル基、イソプロペニル基、2-ブテニル基、3-ブテニル基、1-メチル-2-プロペニル基、3-メチル-2-プロペニル基、1,3-ブタジエニル基、1-ペンテニル基、2-ペンテニル基、3-ペンテニル基、4-ペンテニル基、1,1-ジメチル-2-プロペニル基、1-エチル-2-プロペニル基、1-メチル-2-ブテニル基、1-メチル-3-ブテニル基、1-ヘキセニル基、2-ヘキセニル基、3-ヘキセニル基、4-ヘキセニル基、5-ヘキセニル基、1,1-ジメチル-2-ブテニル基、1,1-ジメチル-3-ブテニル基等の任意の位置に少なくとも1つの二重結合を有する炭素数2~6の直鎖状又は分岐鎖状アルケニル基が挙げられる。これらの中でも炭素数3~5の直鎖状又は分岐鎖状アルケニル基が好ましく、炭素数3~5の分岐鎖状アルケニル基が特に好ましい。
 さらにまた、式(II)で表される化合物のうち、Rが水素原子であるときに、Rがイソプロピル基であることが好ましく、Rがメチル基であるときに、Rが2-メチルプロピル基、ウンデシル基又は2-メチルプロペニル基であることが好ましい。また、R及びRのいずれか一方が、イソプロピル基又はウンデシル基であることが好ましく、Rがメチル基であるときに、Rが2-メチルプロピル基であることが特に好ましい。得られるゴム組成物により優れた低発熱性及び加工性を付与できるためである。
 ここで、上述した式(II)で表される化合物のいくつかの代表例を、以下に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000012
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000013
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000014
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000015
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000016
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000017
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000018
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000019
 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。ゴム成分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より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。前記式(I)で表される化合物の融点を低くすることで、ゴム成分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。
 なお、本発明のタイヤ用ゴム組成物における前記式(I)で表される化合物の含有量は、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、0.05~10質量部であることがより好ましく、0.05~5.0質量部であることが特に好ましく、0.1~2.0質量部であることが最も好ましい。前記含有量を前記ゴム成分100質量部に対して0.05質量部以上とすることで、所望の低発熱性及び加工性が得られ、30質量部以下とすることで、耐摩耗性や、強度等の他の物性を良好に維持できるためである。
 また、本発明のタイヤ用ゴム組成物は、前記式(I)で表される化合物や、式(II)で表される化合物を、一種の化合物のみ含むこともできるし、複数種の化合物を含むこともできる。
(カーボンブラック)
 本発明のタイヤ用ゴム組成物は、上述したゴム成分及び式(I)で表される化合物に加えて、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については、窒素吸着比表面積(CTAB)が120m2/g以上である。
 CTABが120m2/g以上であるような、粒径の小さなカーボンブラックを用いることで、ゴム組成物の補強性が向上し、優れた耐摩耗性を得ることができる。前記CTABが120m2/g未満の場合、十分な耐摩耗性を得ることができない。同様の観点から、前記カーボンブラックのCTABは、130m2/g以上であることが好ましい。なお、前記カーボンブラックのCTABの上限値については、特に限定はされないが、良好な低発熱性を維持するという観点からは、160m2/g以下であることが好ましく、150m2/g以下であることがより好ましい。
 なお、前記カーボンブラックのCTABについては、カーボンブラックの微細孔を含まない外部表面積を、カーボンブラックにCTAB(セチルトリメチルアンモニウムブロミド)を吸着させたときの比表面積で示したものであり、JIS K 6217-3(2001年)に準拠して測定することができる。
 また、前記カーボンブラックについては、圧縮DBP(ジブチルフタレート)吸収量(24M4DBP)が80~110cm3/100gであることが好ましく、85~100m2/gであることがより好ましい。カーボンブラックのストラクチャ(球状のカーボンブラックの一次粒子がそれぞれ融着し、繋がった結果、形成された構造体)について、さらに適正化を図ることができるため、低発熱性及び耐摩耗性のさらなる改善が可能となる。
 なお、前記カーボンブラックの24M4DBPについては、ISO 6894に準拠し、24000psiの圧力で4回繰り返し圧力を加えた後、DBP(ジブチルフタレート)吸収量を測定した値のことである。
 また、前記24M4DBPの値については、例えば、製造条件におけるKOH量を制御することによって、調整することができる。
 さらに、前記カーボンブラックは、ストークス相当径の分布曲線の最多頻度値(Dst)が、60nm以下であることが好ましく、55nm以下であることがより好ましい。前記カーボンブラックの粒径を確実に小さくでき、より優れた耐摩耗性を実現できるためである。
 ここで、前記カーボンブラックのDstについては、JIS K 6217-6に準拠して遠心沈降法によって測定される。遠心沈降法では、まず、乾燥したカーボンブラックを精秤し、少量の界面活性剤を含む20%エタノール水溶液と混合して、カーボンブラック濃度50mg/lの分散液を作成し、これを超音波で十分に分散させ、これを試料溶液とする。装置については、例えば、ジョイス・レーブル社製ディスク・セントリフュージを使用し、ディスク・セントリフュージの回転数を6000rpmに設定し、スピン液(2%グリセリン水溶液)を10ml加えたのち、1mlのバッファー液(エタノール水溶液)を注入する。ついで試料0.5mlを注射器で加えたのち、一斉に遠心沈降を開始させ、光電沈降法により、形成させた凝集体分布曲線を画かせ、その曲線のピークに相当するストークス相当径をもってDst(nm)とする。
 なお、Dstや、後述するΔD50の値の調整については、例えば製造条件のうち、反応温度と空気率を制御することで調整することができる。
 また、前記カーボンブラックのDstについては、その分布曲線におけるDstのピークの半値幅(ΔD50)が、60nm以下であることが好ましく、55nm以下であることがより好ましい。前記カーボンブラックのストラクチャ分布をシャープにすることができるため、微粒径のカーボンブラックが多くなり、より優れた耐摩耗性を実現できる。
 ここで、前記ΔD50は、上述したDst(nm)の頻度(ピーク)(wt%)の50%の位置の分布曲線の幅(半値幅)のことであり、分布曲線から導出することができる。
 さらにまた、前記カーボンブラックは、前記Dstに対する前記ΔD50の比(ΔD50/Dst)が0.95以下であることがより好ましく、0.90以下であることがさらに特に好ましい。記カーボンブラックのストラクチャ分布をシャープにすることができるため、さらに優れた耐摩耗性を実現できる。
 さらに、前記カーボンブラックの種類については、上述したCTABを有すること以外は、特に限定はされない。例えば、オイルファーネス法により製造された任意のハードカーボンを用いることができる。これらの中でも、より優れた低発熱性及び耐摩耗性を実現する観点からは、HAF、ISAF、IISAF、SAFグレードのカーボンブラック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、前記ゴム成分100質量部に対して、25~70質量部であることが好ましく、30~60質量部であることがより好ましく、30~50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100質量部に対して、30質量部以上とすることで、より優れた耐摩耗性を得ることができ、50質量部以下とすることで、低発熱性のさらなる改善を図ることができる。
(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、式(I)で表される化合物及びカーボンブラックの他にも、その他の成分を、発明の効果を損なわない程度に含むことができる。
 その他の成分としては、例えば、前記カーボンブラック以外の充填材、老化防止剤、架橋促進剤、架橋剤、架橋促進助剤、シランカップリング剤、オゾン劣化防止剤、界面活性剤等のゴム工業で通常使用されている添加剤を適宜含むことができる。
 前記充填材としては、例えば、シリカ、その他の無機充填材等が挙げられる。
 その中でも、前記充填材として、シリカ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が得られるためである。
 前記シリカとしては、例えば、湿式シリカ、コロイダルシリカ、ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム等が挙げられる。
 上述した中でも、前記シリカは、湿式シリカであることが好ましく、該湿式シリカの中でも沈降シリカであることがより好ましい。これらのシリカは、分散性が高く、ゴム組成物の低発熱性及び耐摩耗性をより向上できるためである。なお、沈降シリカとは、製造初期に、反応溶液を比較的高温、中性~アルカリ性のpH領域で反応を進めてシリカ一次粒子を成長させ、その後酸性側へ制御することで、一次粒子を凝集させる結果得られるシリカのことである。
 また、前記シリカのCTAB吸着比表面積(CTAB)については、優れた耐摩耗性を実現する観点から、130m2/g以上とすることが好ましく、同様の観点から、150m2/g以上であることがより好ましく、180m2/g以上であることがさらに好ましい。
 なお、前記CTAB吸着比表面積については、ASTM D3765-92に準拠して測定された値を意味する。ただし、シリカ表面に対するセチルトリメチルアンモニウムブロミド1分子当たりの吸着断面積を0.35nm2として、CTABの吸着量から算出される比表面積(m2/g)をCTAB吸着比表面積とする。
 さらに、前記シリカの吸油量は、160~260ml/100g以上であることが好ましく、200ml/100g以上であることがより好ましい。より優れた補強性及び低ロス性を実現できる。
 なお、該吸油量は、ASTM D2414-93に準拠して測定することができる。
 前記シリカの含有量については、特に限定はされない。ただし、ゴム組成物の優れた低発熱性及び耐摩耗性を実現する観点からは、前記カーボンブラック及び前記シリカの合計含有量が、前記ゴム成分100質量部に対して、50質量部以上であることが好ましく、55質量部以上であることがより好ましい。
 なお、前記その他の無機充填材としては、例えば下記式(III)で表される無機化合物を用いることも可能である。
nM・xSiO・zHO・・・ (III)
(式中、Mは、アルミニウム、マグネシウム、チタン、カルシウム及びジルコニウムからなる群から選ばれる金属、これらの金属の酸化物又は水酸化物、及びそれらの水和物、並びに、これらの金属の炭酸塩から選ばれる少なくとも一種であり;n、x、y及びzは、それぞれ1~5の整数、0~10の整数、2~5の整数、及び0~10の整数である。)
 上記式(III)の無機化合物としては、γ-アルミナ、α-アルミナ等のアルミナ(Al2O3);ベーマイト、ダイアスポア等のアルミナ一水和物(Al2O3・H2O);ギブサイト、バイヤライト等の水酸化アルミニウム[Al(OH)3];炭酸アルミニウム[Al2(CO33]、水酸化マグネシウム[Mg(OH)2]、酸化マグネシウム(MgO)、炭酸マグネシウム(MgCO3)、タルク(3MgO・4SiO2・H2O)、アタパルジャイト(5MgO・8SiO2・9H2O)、チタン白(TiO)、チタン黒(TiO2n-1)、酸化カルシウム(CaO)、水酸化カルシウム[Ca(OH)2]、酸化アルミニウムマグネシウム(MgO・Al2O3)、クレー(Al2O3・2SiO2)、カオリン(Al2O3・2SiO2・2H2O)、パイロフィライト(Al2O3・4SiO2・H2O)、ベントナイト(Al2O3・4SiO2・2H2O)、炭酸カルシウム(CaCO3)、酸化ジルコニウム(ZrO2)、水酸化ジルコニウム[ZrO(OH)2・nH2O]、炭酸ジルコニウム[Zr(CO32]、各種ゼオライトのように電荷を補正する水素、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含む結晶性アルミノケイ酸塩等を挙げることができる。
 前記老化防止剤としては、公知のものを用いることができ、特に制限されない。例えば、フェノール系老化防止剤、イミダゾール系老化防止剤、アミン系老化防止剤等を挙げることができる。これら老化防止剤は、1種又は2種以上を併用することができる。
 前記架橋促進剤としては、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。例えば、2-メルカプトベンゾチアゾール、ジベンゾチアジルジスルフィド等のチアゾール系加硫促進剤;N-シクロヘキシル-2-ベンゾチアジルスルフェンアミド、N-t-ブチル-2-ベンゾチアジルスルフェンアミド等のスルフェンアミド系加硫促進剤;ジフェニルグアニジン等のグアニジン系加硫促進剤;テトラメチルチウラムジスルフィド、テトラエチルチウラムジスルフィド、テトラブチルチウラムジスルフィド、テトラドデシルチウラムジスルフィド、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、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド等のチウラム系加硫促進剤;ジメチルジチオカルバミン酸亜鉛等のジチオカルバミン酸塩系加硫促進剤;ジアルキルジチオリン酸亜鉛等が挙げられる。
 前記架橋剤についても、特に制限はされない。例えば、硫黄、ビスマレイミド化合物等が挙げられる。
 前記ビスマレイミド化合物の種類については、例えば、N,N’-o-フェニレンビスマレイミド、N,N’-m-フェニレンビスマレイミド、N,N’-p-フェニレンビスマレイミド、N,N’-(4,4’-ジフェニルメタン)ビスマレイミド、2,2-ビス-[4-(4-マレイミドフェノキシ)フェニル]プロパン、ビス(3-エチル-5-メチル-4-マレイミドフェニル)メタンなどを例示することができる。本発明では、N,N’-m-フェニレンビスマレイミド及びN,N’-(4,4’-ジフェニルメタン)ビスマレイミド等を好適に用いることができる。
 前記架橋促進助剤については、例えば、亜鉛華(ZnO)や脂肪酸等が挙げられる。脂肪酸としては、飽和若しくは不飽和、直鎖状若しくは分岐状のいずれの脂肪酸であってもよく、脂肪酸の炭素数も特に制限されないが、例えば炭素数1~30、好ましくは15~30の脂肪酸、より具体的にはシクロヘキサン酸(シクロヘキサンカルボン酸)、側鎖を有するアルキルシクロペンタン等のナフテン酸;ヘキサン酸、オクタン酸、デカン酸(ネオデカン酸等の分岐状カルボン酸を含む)、ドデカン酸、テトラデカン酸、ヘキサデカン酸、オクタデカン酸(ステアリン酸)等の飽和脂肪酸;メタクリル酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸等の不飽和脂肪酸;ロジン、トール油酸、アビエチン酸等の樹脂酸などが挙げられる。これらは1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。本発明においては、亜鉛華及びステアリン酸を好適に用いることができる。
 また、前記充填材としてシリカを含有する場合には、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。加工性や、シリカによる耐摩耗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0.5~20質量%の範囲であることが好ましく、1~15質量%の範囲であることがより好ましく、1~12質量%であることが特に好ましい。含有量が0.5質量%未満ではカップリング剤としての効果が充分に発揮されにくく、また、20質量%を超えるとゴム成分のゲル化を引き起こすおそれがある。
 前記シランカップリング剤については、特に限定はされず、公知のものを用いることが可能である。
 例えば、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-トリエトキシシリルプロピル)トリスルフィド、ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(2-トリエトキシシリルエチル)テトラスルフィド、ビス(3-トリメトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(2-トリメトキシシリルエチル)テトラスルフィド、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリエトキシシラン、2-メルカプトエチルトリメトキシシラン、2-メルカプトエチルトリエトキシシラン、3-ニトロプロピルトリメトキシラン、3-ニトロプロピルトリエトキシシラン、3-クロロプロピルメトキシシラン、3-クロロプロピルトリエトキシシラン、2-クロロエチルトリメトキシシラン、2-クロロエチルトリエトキシシラン、3-オクタノイルチオ-1-プロピルトリエトキシシラン、3-トリメトキシシリルプロピル-N,N-ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、3-トリエトキシシリルプロピル-N,N-ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、2-トリエトキシシリルエチル-N,N-ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、3-トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾールテトラスルフィド、3-トリエトキシシリルプロピルベンゾチアゾールテトラスルフィド、3-トリエトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィド、3-トリメトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィド、ビス(3-ジエトキシメチルシリルプロピル)テトラスルフィド、3-メルカプトプロピルジメトキシメチルシラン、3-ニトロプロピルジメトキシメチルシラン、3-クロロプロピルジメトキシメチルシラン、ジメトキシメチルシリルプロピル-N,N-ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、ジメトキシメチルシリルプロピルベンゾチアゾールテトラスルフィド等が挙げられる。なお、シランカップリング剤は、一種単独で用いても良いし、複数を含んでも良い。
 また、上述したシランカップリング剤の中でも、3-オクタノイルチオ-1-プロピルトリエトキシシランを含有することが好ましい。
 また、本発明のタイヤ用ゴム組成物は、加工性を向上させる観点から、グリセリン脂肪酸エステルをさらに含むことが好ましい。
 さらに、前記グリセリン脂肪酸エステル組成物については、特に限定はされないが、脂肪酸の炭素数が8~28であり、グリセリン脂肪酸モノエステルとグリセリン脂肪酸ジエステルとを含み、グリセリン脂肪酸モノエステルの含有量が40~100質量%となることがより好ましい。このようなグリセリン脂肪酸エステル組成物を配合することにより、シュリンクとゴム焼けを抑制し、加硫速度も遅延させることなく、シリカ配合未加硫ゴムの粘度の低減による加工性の向上と、耐熱性などの諸性能を高度に達成することができるためである。
 前記グリセリン脂肪酸エステル組成物の含有量については、特に限定はされないが、低発熱性、加工性をより高いレベルで両立できる観点から、前記グリセリン脂肪酸モノエステルの含有量を前記ゴム成分100質量部に対して、0.05~10質量部とすることが好ましい。
 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、ジエン系ゴムを含有するゴム成分と、前記式(I)で表される化合物と、前記カーボンブラックと、前記その他の成分とを、公知の方法で、配合し、混練することで得ることができる。
 また、本発明のタイヤ用ゴム組成物は、タイヤトレッド用ゴム組成物として用いることが好ましい。タイヤトレッド用ゴム組成物とすることで、良好な低発熱性及び優れた耐摩耗性をより効果的に発揮できる。
 なお、「タイヤトレッド用ゴム組成物」とは、タイヤのトレッドゴムに用いられるためのゴム組成物のことであり、基本的な成分については、上述した本発明のタイヤ用ゴム組成物と同様である。
<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。本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物をトレッドゴムに用いることで、優れた低発熱性及び耐摩耗性を実現できる。
 なお、本発明のタイヤは、上述した本発明のトレッド用ゴム組成物を用いる以外、特に制限はされず、常法に従って製造することが可能である。なお、前記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。
(化合物a~d)
 化合物a~dの種類、製造方法、融点、H-NMR測定(条件:300MHz、DMSO-d、δppm)の結果についても以下に示す。
・化合物a:2,6-ジヒドロキシベンゾヒドラジド
 2,6-ジヒドロキシ安息香酸メチル5.29g、100%ヒドラジン一水和物3.30gを1-ブタノール32mLに添加し、117℃で15時間攪拌した。反応液を冷却後、析出している固体を濾過し、イソプロピルアルコールで洗浄した。得られた固体を減圧乾燥し、以下の化学式を有する、淡黄色固体2,6-ジヒドロキシベンゾヒドラジド2.85g(収率54%)を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
(融点:198℃、H-NMR(300MHz,DMSO-d,δppm):6.3(d,2H),7.1(t,1H),NH(3H)及びOH(2H)は不検出)
 
・化合物b:2,3-ジヒドロキシベンゾヒドラジド
 2,3-ジヒドロキシ安息香酸メチル2.75g、100%ヒドラジン一水和物7.00gを水1.5mLに添加し、100℃で3時間攪拌した。反応液を濃縮後、析出している固体にイソプロピルアルコールを加えて濾過し、イソプロピルアルコールで洗浄した。得られた固体を減圧乾燥し、以下の化学式を有する、淡黄色固体2,3-ジヒドロキシベンゾヒドラジド2.00g(収率73%)を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
(融点:223℃、H-NMR(300MHz,DMSO-d,δppm):4.7(br-s,2H),6.7(m,1H), 6.9(m,1H),7.2(m,1H),10.1(br-s,1H),OH(2H)は不検出)
 
・化合物c:2,4-ジヒドロキシベンゾヒドラジド
 2,4-ジヒドロキシ安息香酸メチル5.50g、100%ヒドラジン一水和物13.4gを水3mLに添加し、100℃で3時間攪拌した。反応液を濃縮後、析出している固体にイソプロピルアルコールを加えて濾過し、イソプロピルアルコールで洗浄した。得られた固体を減圧乾燥し、以下の化学式を有する、淡黄色固体2,4-ジヒドロキシベンゾヒドラジド4.82g(収率88%)を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
(融点:237℃、H-NMR(300MHz,DMSO-d,δppm): 
6.2(m,2H),7.6(m,1H),NH(3H)及びOH(2H)は不検出)
 
・化合物d:2,5-ジヒドロキシベンゾヒドラジド
 2,5-ジヒドロキシ安息香酸メチル5.39g、100%ヒドラジン一水和物3.29gを1-ブタノール32mLに添加し、117℃で15時間攪拌した。反応液を冷却後、析出している固体を濾過し、イソプロピルアルコールで洗浄した。得られた固体を減圧乾燥し、以下の化学式を有する、淡黄色固体2,5-ジヒドロキシベンゾヒドラジド4.26g(収率79%)を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
(融点:210℃、H-NMR(300MHz,DMSO-d,δppm):4.6(br-s,2H),6.7(m,1H), 6.8(m,1H),7.2(m,1H),9.0(br-s,1H),9.9(br-s,1H),11.5(br-s,1H))
(カーボンブラックA~F)
 表1に示す条件のカーボンブラックA~Eを準備した。ここで、カーボンブラックA~Fについては、HAF級カーボンブラック(旭カーボン社製)を用い、反応温度、空気率、KOH量、反応時間を調整することにより、作製した。
 表1に、CTAB、24M4DBP、Dst及びΔD50について示す。なお、Dst及びΔD50については、ジョイス・レーブル社製のディスク・セントリフュージを使用し、遠心沈降法によって測定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000024
<実施例1~9、比較例1~9>
 表2に示す配合内容に基づき、各サンプルのゴム組成物を調製した。その後、調製した各サンプルのゴム組成物を、トレッドゴムとして使用し、通常の加硫条件に従い、供試タイヤ(オフザロードタイヤ:4000R57)をそれぞれ作製し、各供試タイヤについて、以下に示す各性能試験を実施した。
(1)低発熱性
 各供試タイヤについて、一定速度、ステップロード条件のドラム試験を実施し、トレッド部内側の定位置で温度測定を行った。
 評価については、比較例1の供試タイヤの測定温度 を100として場合の指数値として表示した。なお、測定温度は、数値が小さいほど発熱温度が低く、低発熱性に優れることを示す。
(2)耐摩耗性
 各供試タイヤについて、2000時間走行後の残った後の溝の深さ(残溝深さ)を、数カ所測定し、測定値の平均を算出した。その後、以下の式によって耐摩耗性を求めた。
耐摩耗性= 〔( 各供試タイヤの残溝深さ) / ( 比較例1 のタイヤの残溝深さ) 〕×100
 評価については、計算結果(耐摩耗性)の数値が大きいほど、耐摩耗性優れることを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000025
*1:東ソー・シリカ(株)製 「ニップシールKQ」、CTAB比表面積(ASTM D3765-92による測定値):230m2/g、吸油量(JIS K 5101による測定値):230ml/100g
*2:東ソー・シリカ(株)製 「ニプシールVN3」、CTAB比表面積(ASTM D3765-92による測定値):170m2/g、吸油量(JIS K 5101による測定値):160ml/100g
*3:N-フェニル-N’-(1,3-ジメチルブチル)-p-フェニレンジアミン、大内新興化学工業社製「ノクラック6C」
*4:日本精蝋(株)製 「マイクロクリスタリンワックス、オゾエース0701」
*5:N-シクロヘキシル-2-ベンゾチアジルスルフェンアミド、大内新興化学工業株式会社製 「ノクセラー CZ」
*6:モメンティブパフォーマンスマテリアルズ社製 「NXT シラン」
*7:グリセリン脂肪酸エステルは、国際公開第2014/098155号の製造例1に記載の方法に従い、脂肪酸をオクタン酸から同モル量のパーム由来硬化脂肪酸に変えて合成し、さらに分子蒸留することで調製したもの(グリセリン脂肪酸エステル組成物)を用いた。なお、得られたグリセリン脂肪酸エステル組成物のグリセリン脂肪酸モノエステル含有量は97質量%であった。
 表1の結果から、各実施例の供試タイヤは、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、良好な低発熱性を有しつつ、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 (19)

  1.  ジエン系ゴムを含有するゴム成分と、下記式(I)で表される化合物と、CTAB吸着比表面積(CTAB)が120m2/g以上であるカーボンブラックとを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。R及びR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、該置換基は、O、S及びN原子のうちの一種以上を含んでいてもよく、また、R及びRは、Nと二重結合を形成したCを有する一つの置換基であってもよい。)
  2.  前記式(I)で表される化合物中のAの有する極性基の少なくとも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.  前記式(I)で表される化合物中のAの有する極性基の少なくとも1つが、ヒドロキシル基であることを特徴とする、請求項2に記載のタイヤ用ゴム組成物。
  4.  前記式(I)で表される化合物中のAの有する極性基の少なくとも2つが、ヒドロキシル基であることを特徴とする、請求項3に記載のタイヤ用ゴム組成物。
  5.  前記式(I)で表される化合物中のAが、フェニル基又はナフチル基であることを特徴とする、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.  前記式(I)で表される化合物中のR及びRが、いずれも水素原子であることを特徴とする、請求項1~5のいずれか1項に記載のタイヤ用ゴム組成物。
  7.  前記式(I)で表される化合物の分子量が、200以下であることを特徴とする、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。
  8.  前記式(I)で表される化合物の融点が、80℃以上、250℃未満であることを特徴とする、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。
  9.  前記カーボンブラックは、ストークス相当径の分布曲線の最多頻度値(Dst)が、60nm以下であることを特徴とする、請求項1~8のいずれか1項に記載のタイヤ用ゴム組成物。
  10.  前記カーボンブラックは、前記分布曲線における前記Dstのピークの半値幅(ΔD50)が、60nm以下であることを特徴とする、請求項1~9のいずれか1項に記載のタイヤ用ゴム組成物。
  11.  前記カーボンブラックは、前記Dstに対する前記ΔD50の比(ΔD50/Dst)が0.95以下であることを特徴とする、請求項1~10のいずれか1項に記載のタイヤ用ゴム組成物。
  12.  さらにシリカを含むことを特徴とする、請求項1~11のいずれか1項に記載のタイヤ用ゴム組成物。
  13.  前記カーボンブラック及び前記シリカの合計含有量が、前記ゴム成分100質量部に対して、50質量部以上であることを特徴とする、請求項12に記載のタイヤ用ゴム組成物。
  14.  前記シリカのCTAB吸着比表面積(CTAB)が120m2/g以上であることを特徴とする、請求項12又は13に記載のタイヤ用ゴム組成物。
  15.  シランカップリング剤をさらに含むことを特徴とする、請求項1~14のいずれか1項に記載のタイヤ用ゴム組成物。
  16.  グリセリン脂肪酸エステルをさらに含むことを特徴とする、請求項1~15のいずれか1項に記載のタイヤ用ゴム組成物。
  17.  前記タイヤ用ゴム組成物がタイヤトレッド用ゴム組成物であることを特徴とする、請求項1~16のいずれか1項に記載のタイヤ用ゴム組成物。
  18.  請求項1~17のいずれか1項に記載のタイヤ用ゴム組成物を用いたことを特徴とする、タイヤ。
  19.  重荷重用タイヤであることを特徴とする、請求項18に記載のタイヤ。
     
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