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JP6790726B2 - Manufacturing method of rubber composition for tires - Google Patents
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JP6790726B2 JP2016211722A JP2016211722A JP6790726B2 JP 6790726 B2 JP6790726 B2 JP 6790726B2 JP 2016211722 A JP2016211722 A JP 2016211722A JP 2016211722 A JP2016211722 A JP 2016211722A JP 6790726 B2 JP6790726 B2 JP 6790726B2
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Description

本発明は、タイヤ用ゴム組成物の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a rubber composition for a tire.

近年、環境意識の高まりを受けて、自動車の燃費向上のため、タイヤの転がり抵抗低減が求められている。 In recent years, in response to increasing environmental awareness, it has been required to reduce the rolling resistance of tires in order to improve the fuel efficiency of automobiles.

一般的に、転がり抵抗を低減するためには、トレッドゴムにシリカを配合する手法が使用されるが、シリカを配合すると、混練後のムーニー粘度が高くなり、加工性が低下するという課題がある。シリカは、表面がシラノール基に覆われた親水性の素材であり、タイヤ用ゴム組成物に使用されるジエン系ゴムには混ざりにくいが、シランカップリング剤と併用することにより、シリカとシランカップリング剤が重縮合によって結合し、シリカの表面が疎水化されるため、ジエン系ゴムにも容易に分散させることができる(例えば、特許文献1参照)。 Generally, in order to reduce rolling resistance, a method of blending silica with tread rubber is used, but when silica is blended, there is a problem that the Mooney viscosity after kneading becomes high and the workability is lowered. .. Silica is a hydrophilic material whose surface is covered with silanol groups, and is difficult to mix with the diene rubber used in rubber compositions for tires. However, by using it in combination with a silane coupling agent, silica and silane cups can be used. Since the ring agent is bonded by polycondensation and the surface of silica is made hydrophobic, it can be easily dispersed in diene rubber (see, for example, Patent Document 1).

また、最近では、各国でのタイヤラベリング制度の施行により、低燃費性のみならず、低燃費性と背反する性能である破壊特性などを高次元で両立させることがトレッドゴムに求められているが、現在の技術ではこの要求の達成は不充分である。 Recently, with the enforcement of tire labeling systems in each country, tread rubber is required to have not only low fuel consumption but also high-level compatibility with fracture characteristics, which is a performance that contradicts low fuel consumption. , Current technology is not sufficient to meet this requirement.

特開2002−363346号公報JP-A-2002-363346

本発明は、前記課題を解決し、低燃費性、破壊特性及び加工性がバランスよく改善されたタイヤ用ゴム組成物の製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above problems and to provide a method for producing a rubber composition for a tire, which has improved fuel efficiency, fracture characteristics and workability in a well-balanced manner.

本発明は、ゴム成分、シリカ及びシランカップリング剤を投入して混練し、第一混練物を得る第一工程と、前記第一混練物を更に混練し、第二混練物を得る第二工程と、前記第二混練物及び加硫薬品を投入して混練し、未加硫ゴム組成物を得る第三工程とを含み、前記第一工程において、150〜170℃の範囲内で設定された反応温度を維持しながら、前記ゴム成分、前記シリカ及び前記シランカップリング剤を混練する反応処理を、下記式(1)及び(2)を満たすまで実施するタイヤ用ゴム組成物の製造方法に関する。
式(1) ΔG*t/ΔG*0×100<80
(式中、ΔG*0は、反応温度に到達した時点で混練を終了して得られた未反応処理混練物の100℃、0.5%歪みのG*と100℃、64%歪みのG*との差であり、ΔG*tは、ΔG*0と同じ反応温度に到達後、所定の時間混練して得られた第一混練物の100℃、0.5%歪みのG*と100℃、64%歪みのG*との差である。)
式(2) Vt/V0×100<80
(式中、V0は、反応温度に到達した時点で混練を終了して得られた未反応処理混練物の130℃におけるムーニー粘度であり、Vtは、V0と同じ反応温度に到達後、所定の時間混練して得られた第一混練物の130℃におけるムーニー粘度である。)
In the present invention, a rubber component, silica and a silane coupling agent are added and kneaded to obtain a first kneaded product, and the first kneaded product is further kneaded to obtain a second kneaded product. And the third step of adding the second kneaded product and the vulcanizing chemicals and kneading them to obtain an unvulcanized rubber composition, which was set in the range of 150 to 170 ° C. in the first step. The present invention relates to a method for producing a rubber composition for a tire, in which a reaction process of kneading the rubber component, the silica and the silane coupling agent is carried out until the following formulas (1) and (2) are satisfied while maintaining the reaction temperature.
Equation (1) ΔG * t / ΔG * 0 × 100 <80
(In the formula, ΔG * 0 is G * of 100 ° C. and 0.5% strain and G of 100 ° C. and 64% strain of the unreacted kneaded product obtained by completing kneading when the reaction temperature is reached. The difference from * is that ΔG * t is G * and 100 of the first kneaded product obtained by kneading for a predetermined time after reaching the same reaction temperature as ΔG * 0 at 100 ° C. and 0.5% strain. The difference from G * at ° C and 64% strain.)
Equation (2) Vt / V0 × 100 <80
(In the formula, V0 is the Mooney viscosity at 130 ° C. of the unreacted kneaded product obtained by terminating the kneading when the reaction temperature is reached, and Vt is a predetermined value after reaching the same reaction temperature as V0. The Mooney viscosity of the first kneaded product obtained by time kneading at 130 ° C.).

前記シランカップリング剤が下記式(S1)で表されるチオエステル系シランカップリング剤であることが好ましい。

Figure 0006790726
(式中、R1001は−Cl、−Br、−OR1006、−O(O=)CR1006、−ON=CR10061007、−ON=CR10061007、−NR10061007及び−(OSiR10061007(OSiR100610071008)から選択される一価の基(R1006、R1007及びR1008は同一でも異なっていても良く、各々水素原子又は炭素数1〜18の一価の炭化水素基であり、hは平均値が1〜4である。)であり、R1002はR1001、水素原子又は炭素数1〜18の一価の炭化水素基、R1003はR1001、R1002、水素原子又は−[O(R1009O)0.5−基(R1009は炭素数1〜18のアルキレン基、jは1〜4の整数である。)、R1004は炭素数1〜18の二価の炭化水素基、R1005は炭素数1〜18の一価の炭化水素基を示し、x、y及びzは、x+y+2z=3、0≦x≦3、0≦y≦2、0≦z≦1の関係を満たす数である。) The silane coupling agent is preferably a thioester-based silane coupling agent represented by the following formula (S1).
Figure 0006790726
(In the formula, R 1001 is -Cl, -Br, -OR 1006 , -O (O =) CR 1006 , -ON = CR 1006 R 1007 , -ON = CR 1006 R 1007 , -NR 1006 R 1007 and- ( The monovalent groups (R 1006 , R 1007 and R 1008 ) selected from the OSiR 1006 R 1007 ) h (OSiR 1006 R 1007 R 1008 ) may be the same or different, each having a hydrogen atom or 1-18 carbon atoms. It is a monovalent hydrocarbon group, h has an average value of 1 to 4), R 1002 is R 1001 , a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, and R 1003 is R. 1001 , R 1002 , hydrogen atom or- [O (R 1009 O) j ] 0.5 -group (R 1009 is an alkylene group having 1 to 18 carbon atoms, j is an integer of 1 to 4), R 1004 Is a divalent hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, R 1005 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, and x, y and z are x + y + 2z = 3, 0 ≦ x ≦ 3,0. It is a number that satisfies the relationship of ≦ y ≦ 2 and 0 ≦ z ≦ 1.)

前記タイヤ用ゴム組成物の製造方法は、キャップトレッド用ゴム組成物を製造することが好ましい。 The method for producing a rubber composition for a tire is preferably to produce a rubber composition for a cap tread.

本発明によれば、所定の温度でゴム成分、シリカ及びシランカップリング剤を混練する反応処理を、式(1)、(2)を満たすまで実施することにより、低燃費性、破壊特性及び加工性がバランスよく改善されたタイヤ用ゴム組成物を製造することができる。 According to the present invention, the reaction treatment of kneading the rubber component, silica and the silane coupling agent at a predetermined temperature is carried out until the formulas (1) and (2) are satisfied, thereby resulting in low fuel consumption, fracture characteristics and processing. A rubber composition for a tire having improved properties in a well-balanced manner can be produced.

本発明は、ゴム成分、シリカ及びシランカップリング剤を投入して混練し、第一混練物を得る第一工程と、前記第一混練物を更に混練し、第二混練物を得る第二工程と、前記第二混練物及び加硫薬品を投入して混練し、未加硫ゴム組成物を得る第三工程とを含み、前記第一工程において、150〜170℃の範囲内で設定された反応温度を維持しながら、前記ゴム成分、前記シリカ及び前記シランカップリング剤を混練する反応処理を、下記式(1)及び(2)を満たすまで実施するタイヤ用ゴム組成物の製造方法に関する。
式(1) ΔG*t/ΔG*0×100<80
(式中、ΔG*0は、反応温度に到達した時点で混練を終了して得られた未反応処理混練物の100℃、0.5%歪みのG*と100℃、64%歪みのG*との差であり、ΔG*tは、ΔG*0と同じ反応温度に到達後、所定の時間混練して得られた第一混練物の100℃、0.5%歪みのG*と100℃、64%歪みのG*との差である。)
式(2) Vt/V0×100<80
(式中、V0は、反応温度に到達した時点で混練を終了して得られた未反応処理混練物の130℃におけるムーニー粘度であり、Vtは、V0と同じ反応温度に到達後、所定の時間混練して得られた第一混練物の130℃におけるムーニー粘度である。)
In the present invention, a rubber component, silica and a silane coupling agent are added and kneaded to obtain a first kneaded product, and the first kneaded product is further kneaded to obtain a second kneaded product. And the third step of adding the second kneaded product and the vulcanizing chemicals and kneading them to obtain an unvulcanized rubber composition, which was set in the range of 150 to 170 ° C. in the first step. The present invention relates to a method for producing a rubber composition for a tire, in which a reaction process of kneading the rubber component, the silica and the silane coupling agent is carried out until the following formulas (1) and (2) are satisfied while maintaining the reaction temperature.
Equation (1) ΔG * t / ΔG * 0 × 100 <80
(In the formula, ΔG * 0 is G * of 100 ° C. and 0.5% strain and G of 100 ° C. and 64% strain of the unreacted kneaded product obtained by completing kneading when the reaction temperature is reached. The difference from * is that ΔG * t is G * and 100 of the first kneaded product obtained by kneading for a predetermined time after reaching the same reaction temperature as ΔG * 0 at 100 ° C. and 0.5% strain. The difference from G * at ° C and 64% strain.)
Equation (2) Vt / V0 × 100 <80
(In the formula, V0 is the Mooney viscosity at 130 ° C. of the unreacted kneaded product obtained by terminating the kneading when the reaction temperature is reached, and Vt is a predetermined value after reaching the same reaction temperature as V0. The Mooney viscosity of the first kneaded product obtained by time kneading at 130 ° C.).

シリカとシランカップリング剤との重縮合反応が促進され、シリカの分散性が向上すると、低歪み領域のG*と高歪み領域のG*との差で定義されるΔG*(ペイン効果)や、ムーニー粘度が低下する。式(1)のΔG*t/ΔG*0×100は、反応処理を実施しなかった例のΔG*を基準として、反応処理を実施した例のΔG*がどれだけ低下したかを示す指標であり、式(2)のVt/V0×100は、反応処理を実施しなかった例のムーニー粘度を基準として、反応処理を実施した例のムーニー粘度がどれだけ低下したかを示す指標である。よって、これらの指標から、シリカの分散度合を判断することができる。これを利用して、本発明では、第一工程において、ゴム成分、シリカ及びシランカップリング剤を混練する反応処理を、式(1)、(2)を満たすまで実施することにより、シリカが良好に分散し、低燃費性、破壊特性及び加工性がバランスよく改善されたタイヤ用ゴム組成物を製造することが可能となる。 When the polycondensation reaction between silica and the silane coupling agent is promoted and the dispersibility of silica is improved, ΔG * (Pain effect) defined by the difference between G * in the low strain region and G * in the high strain region and , Mooney viscosity decreases. ΔG * t / ΔG * 0 × 100 in the formula (1) is an index showing how much ΔG * in the example in which the reaction treatment was performed decreased with reference to ΔG * in the example in which the reaction treatment was not performed. Yes, Vt / V0 × 100 in the formula (2) is an index showing how much the Mooney viscosity of the example in which the reaction treatment was carried out decreased based on the Mooney viscosity of the example in which the reaction treatment was not carried out. Therefore, the degree of dispersion of silica can be determined from these indexes. Utilizing this, in the present invention, in the first step, the reaction treatment of kneading the rubber component, silica and the silane coupling agent is carried out until the formulas (1) and (2) are satisfied, so that the silica is good. It is possible to produce a rubber composition for tires, which is dispersed in a balanced manner and has improved fuel efficiency, fracture characteristics and workability in a well-balanced manner.

また、G*(せん断モードの複素弾性率)の測定は、通常、ゴムが加硫された状態で実施するが、本発明では、ゴムが未加硫の状態で実施する。これにより、純粋なシリカの分散の影響を抽出することができるため、シリカの分散性を精度よく見積もることが可能となる。 Further, the measurement of G * (complex elastic modulus in shear mode) is usually carried out in a state where the rubber is vulcanized, but in the present invention, it is carried out in a state where the rubber is not vulcanized. As a result, the effect of dispersion of pure silica can be extracted, and the dispersibility of silica can be estimated accurately.

まず、本発明で使用する各成分について説明する。 First, each component used in the present invention will be described.

(ゴム成分)
ゴム成分としては、ジエン系ゴムを用いることが好ましい。ジエン系ゴムは、天然ゴム(NR)、ジエン系合成ゴムを使用でき、ジエン系合成ゴムとしては、例えば、イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)、クロロプレンゴム(CR)、ブチルゴム(IIR)などが挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせてもよい。なかでも、低燃費性、破壊特性及び加工性をバランス良く示すことから、NR、BR、SBRが好ましく、BR、SBRがより好ましい。
(Rubber component)
As the rubber component, it is preferable to use a diene-based rubber. Natural rubber (NR) and diene synthetic rubber can be used as the diene rubber, and examples of the diene synthetic rubber include isoprene rubber (IR), butadiene rubber (BR), styrene butadiene rubber (SBR), and acrylonitrile butadiene rubber. (NBR), chloroprene rubber (CR), butyl rubber (IIR) and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Among them, NR, BR, and SBR are preferable, and BR and SBR are more preferable, because they show fuel efficiency, fracture characteristics, and workability in a well-balanced manner.

低燃費性、破壊特性及び加工性がバランス良く得られるという理由から、本発明の製造方法により得られるゴム組成物において、ゴム成分100質量%中のBRの含有量は、好ましくは5質量%以上、より好ましくは15質量%以上であり、また、好ましくは70質量%以下、より好ましくは50質量%以下である。 In the rubber composition obtained by the production method of the present invention, the content of BR in 100% by mass of the rubber component is preferably 5% by mass or more because fuel efficiency, fracture characteristics and workability can be obtained in a well-balanced manner. , More preferably 15% by mass or more, and preferably 70% by mass or less, more preferably 50% by mass or less.

低燃費性、破壊特性及び加工性がバランス良く得られるという理由から、本発明の製造方法により得られるゴム組成物において、ゴム成分100質量%中のSBRの含有量は、好ましくは30質量%以上、より好ましくは50質量%以上であり、また、好ましくは95質量%以下、より好ましくは85質量%以下である。 In the rubber composition obtained by the production method of the present invention, the content of SBR in 100% by mass of the rubber component is preferably 30% by mass or more because low fuel consumption, fracture characteristics and workability can be obtained in a well-balanced manner. , More preferably 50% by mass or more, and preferably 95% by mass or less, more preferably 85% by mass or less.

(シリカ)
シリカとしては、とくに制限されるわけではないが、乾式法により調製されたシリカ(無水シリカ)や湿式法により調製されたシリカ(含水シリカ)などがあげられ、表面のシラノール基が多く、シランカップリング剤との反応点が多いという理由から、湿式法により調製されたシリカが好ましい。シリカは、1種のみを用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。シリカの市販品としては、エボニック社製のウルトラシルVN3などが挙げられる。
(silica)
Examples of silica include, but are not limited to, silica prepared by a dry method (anhydrous silica) and silica prepared by a wet method (hydrous silica), which have many silanol groups on the surface and are silane cups. Silica prepared by a wet method is preferable because it has many reaction points with the ring agent. Only one type of silica may be used, or two or more types may be used in combination. Examples of commercially available silica products include Ultrasil VN3 manufactured by Evonik Industries, Inc.

シリカの窒素吸着比表面積(NSA)は、好ましくは90m/g以上、より好ましくは95m/g以上、更に好ましくは100m/g以上である。90m/g未満では、充分な破壊特性が得られないおそれがある。また、シリカのNSAは、好ましくは300m/g以下、より好ましくは240m/g以下である。300m/gを超えると、ゴムへの分散が困難となり、分散不良を起こすおそれがある。
なお、シリカの窒素吸着比表面積は、ASTM D3037−81に準じてBET法で測定される値である。
Nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of silica is preferably 90m 2 / g or more, more preferably 95 m 2 / g or more, further preferably 100 m 2 / g or more. If it is less than 90 m 2 / g, sufficient fracture characteristics may not be obtained. The N 2 SA of silica is preferably 300 m 2 / g or less, more preferably 240 m 2 / g or less. If it exceeds 300 m 2 / g, it becomes difficult to disperse it in rubber, which may cause poor dispersion.
The nitrogen adsorption specific surface area of silica is a value measured by the BET method according to ASTM D3037-81.

本発明の製造方法により得られるゴム組成物において、シリカの含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは5質量部以上、より好ましくは10質量部以上、更に好ましくは50質量部以上である。5質量部未満では、タイヤに必要な補強性を得ることができないおそれがある。また、シリカの含有量は、好ましくは200質量部以下、より好ましくは180質量部以下、更に好ましくは150質量部以下である。200質量部を超えると、加工性が悪化し、加工が困難になるおそれがある。 In the rubber composition obtained by the production method of the present invention, the silica content is preferably 5 parts by mass or more, more preferably 10 parts by mass or more, still more preferably 50 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the rubber component. Is. If it is less than 5 parts by mass, it may not be possible to obtain the reinforcing property required for the tire. The silica content is preferably 200 parts by mass or less, more preferably 180 parts by mass or less, and further preferably 150 parts by mass or less. If it exceeds 200 parts by mass, the workability deteriorates and the processing may become difficult.

(シランカップリング剤)
シランカップリング剤としては、第一工程における反応処理時の温度制御が容易であること、ゴム組成物の補強性改善効果に優れるなどの点から、下記式(S1)で表されるチオエステル系シランカップリング剤を好適に使用できる。

Figure 0006790726
(式中、R1001は−Cl、−Br、−OR1006、−O(O=)CR1006、−ON=CR10061007、−ON=CR10061007、−NR10061007及び−(OSiR10061007(OSiR100610071008)から選択される一価の基(R1006、R1007及びR1008は同一でも異なっていても良く、各々水素原子又は炭素数1〜18の一価の炭化水素基であり、hは平均値が1〜4である。)であり、R1002はR1001、水素原子又は炭素数1〜18の一価の炭化水素基、R1003はR1001、R1002、水素原子又は−[O(R1009O)0.5−基(R1009は炭素数1〜18のアルキレン基、jは1〜4の整数である。)、R1004は炭素数1〜18の二価の炭化水素基、R1005は炭素数1〜18の一価の炭化水素基を示し、x、y及びzは、x+y+2z=3、0≦x≦3、0≦y≦2、0≦z≦1の関係を満たす数である。) (Silane coupling agent)
As the silane coupling agent, the thioester-based silane represented by the following formula (S1) is easy to control the temperature during the reaction treatment in the first step and is excellent in the effect of improving the reinforcing property of the rubber composition. A coupling agent can be preferably used.
Figure 0006790726
(In the formula, R 1001 is -Cl, -Br, -OR 1006 , -O (O =) CR 1006 , -ON = CR 1006 R 1007 , -ON = CR 1006 R 1007 , -NR 1006 R 1007 and- ( The monovalent groups (R 1006 , R 1007 and R 1008 ) selected from the OSiR 1006 R 1007 ) h (OSiR 1006 R 1007 R 1008 ) may be the same or different, each having a hydrogen atom or 1-18 carbon atoms. It is a monovalent hydrocarbon group, h has an average value of 1 to 4), R 1002 is R 1001 , a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, and R 1003 is R. 1001 , R 1002 , hydrogen atom or- [O (R 1009 O) j ] 0.5 -group (R 1009 is an alkylene group having 1 to 18 carbon atoms, j is an integer of 1 to 4), R 1004 Is a divalent hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, R 1005 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, and x, y and z are x + y + 2z = 3, 0 ≦ x ≦ 3,0. It is a number that satisfies the relationship of ≦ y ≦ 2 and 0 ≦ z ≦ 1.)

上記式(S1)において、R1005、R1006、R1007及びR1008はそれぞれ独立に、炭素数1〜18の直鎖、環状もしくは分枝のアルキル基、アルケニル基、アリール基及びアラルキル基からなる群から選択される基であることが好ましい。また、R1002が炭素数1〜18の一価の炭化水素基である場合は、直鎖、環状もしくは分枝のアルキル基、アルケニル基、アリール基及びアラルキル基からなる群から選択される基であることが好ましい。R1009は直鎖、環状又は分枝のアルキレン基であることが好ましく、特に直鎖状のものが好ましい。R1004は例えば炭素数1〜18のアルキレン基、炭素数2〜18のアルケニレン基、炭素数5〜18のシクロアルキレン基、炭素数6〜18のシクロアルキルアルキレン基、炭素数6〜18のアリーレン基、炭素数7〜18のアラルキレン基を挙げることができる。前記アルキレン基及びアルケニレン基は、直鎖状及び枝分かれ状のいずれであってもよく、前記シクロアルキレン基、シクロアルキルアルキレン基、アリーレン基及びアラルキレン基は、環上に低級アルキル基などの官能基を有していてもよい。このR1004としては、炭素数1〜6のアルキレン基が好ましく、特に直鎖状アルキレン基、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、ヘキサメチレン基が好ましい。 In the above formula (S1), R 1005 , R 1006 , R 1007 and R 1008 each independently consist of a linear, cyclic or branched alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, an alkenyl group, an aryl group and an aralkyl group. It is preferably a group selected from the group. When R 1002 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, it is a group selected from the group consisting of a linear, cyclic or branched alkyl group, an alkenyl group, an aryl group and an aralkyl group. It is preferable to have. R 1009 is preferably a linear, cyclic or branched alkylene group, particularly of which is linear. R1004 is, for example, an alkylene group having 1 to 18 carbon atoms, an alkenylene group having 2 to 18 carbon atoms, a cycloalkylene group having 5 to 18 carbon atoms, a cycloalkylalkylene group having 6 to 18 carbon atoms, and an arylene having 6 to 18 carbon atoms. Examples include a group and an aralkylene group having 7 to 18 carbon atoms. The alkylene group and the alkenylene group may be linear or branched, and the cycloalkylene group, the cycloalkylalkylene group, the arylene group and the aralkylene group have a functional group such as a lower alkyl group on the ring. You may have. As the R 1004 , an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms is preferable, and a linear alkylene group such as a methylene group, an ethylene group, a trimethylene group, a tetramethylene group, a pentamethylene group and a hexamethylene group are particularly preferable.

上記式(S1)におけるR1002、R1005、R1006、R1007及びR1008の具体例としては、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、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ビニル基、プロぺニル基、アリル基、ヘキセニル基、オクテニル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基などが挙げられる。
上記式(S1)におけるR1009の例として、直鎖状アルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、n−プロピレン基、n−ブチレン基、ヘキシレン基などが挙げられ、分枝状アルキレン基としては、イソプロピレン基、イソブチレン基、2−メチルプロピレン基などが挙げられる。
Specific examples of R 1002 , R 1005 , R 1006 , R 1007 and R 1008 in the above formula (S1) include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group and sec-. Butyl group, tert-butyl group, pentyl group, hexyl group, octyl group, decyl group, dodecyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, vinyl group, propenyl group, allyl group, hexenyl group, octenyl group, cyclopentenyl group, Cyclohexenyl group, phenyl group, tolyl group, xsilyl group, naphthyl group, benzyl group, phenethyl group, naphthylmethyl group and the like can be mentioned.
Examples of R 1009 in the above formula (S1) include methylene group, ethylene group, n-propylene group, n-butylene group, hexylene group and the like as the linear alkylene group, and the branched alkylene group includes the branched alkylene group. , Isopropylene group, isobutylene group, 2-methylpropylene group and the like.

上記式(S1)で表されるチオエステル系シランカップリング剤の具体例としては、3−ヘキサノイルチオプロピルトリエトキシシラン、3−オクタノイルチオプロピルトリエトキシシラン、3−デカノイルチオプロピルトリエトキシシラン、3−ラウロイルチオプロピルトリエトキシシラン、2−ヘキサノイルチオエチルトリエトキシシラン、2−オクタノイルチオエチルトリエトキシシラン、2−デカノイルチオエチルトリエトキシシラン、2−ラウロイルチオエチルトリエトキシシラン、3−ヘキサノイルチオプロピルトリメトキシシラン、3−オクタノイルチオプロピルトリメトキシシラン、3−デカノイルチオプロピルトリメトキシシラン、3−ラウロイルチオプロピルトリメトキシシラン、2−ヘキサノイルチオエチルトリメトキシシラン、2−オクタノイルチオエチルトリメトキシシラン、2−デカノイルチオエチルトリメトキシシラン、2−ラウロイルチオエチルトリメトキシシランなどを挙げることができる。これらは、単独で用いても、2種以上を併用してもよい。なかでも、3−オクタノイルチオプロピルトリエトキシシラン(Momentive Performance Materials社製のNXTシラン)が特に好ましい。3−オクタノイルチオプロピルトリエトキシシランは、アルコキシシリル基が分子中に複数存在しないため、カップリング剤どうしの凝集が少なく、また、ポリマー部との反応性が高いメルカプト基が脂肪酸チオエステルとなることにより、急激な反応に伴う不均一化が防止されるため、シリカとポリマーの化学結合を均一に形成することができる。 Specific examples of the thioester-based silane coupling agent represented by the above formula (S1) include 3-hexanoylthiopropyltriethoxysilane, 3-octanoylthiopropyltriethoxysilane, and 3-decanoylthiopropyltriethoxysilane. , 3-Lauroylthiopropyltriethoxysilane, 2-hexanoylthioethyltriethoxysilane, 2-octanoylthioethyltriethoxysilane, 2-decanoylthioethyltriethoxysilane, 2-lauroylthioethyltriethoxysilane, 3 -Hexanoylthiopropyltrimethoxysilane, 3-octanoylthiopropyltrimethoxysilane, 3-decanoylthiopropyltrimethoxysilane, 3-lauroylthiopropyltrimethoxysilane, 2-hexanoylthioethyltrimethoxysilane, 2- Examples thereof include octanoylthioethyltrimethoxysilane, 2-decanoylthioethyltrimethoxysilane, and 2-lauroylthioethyltrimethoxysilane. These may be used alone or in combination of two or more. Of these, 3-octanoylthiopropyltriethoxysilane (NXTsilane manufactured by Momentive Performance Materials) is particularly preferable. Since 3-octanoylthiopropyltriethoxysilane does not have a plurality of alkoxysilyl groups in the molecule, there is little aggregation between the coupling agents, and the mercapto group having high reactivity with the polymer part becomes a fatty acid thioester. As a result, non-uniformity due to a rapid reaction is prevented, so that the chemical bond between the silica and the polymer can be uniformly formed.

本発明の製造方法により得られるゴム組成物において、シランカップリング剤の含有量は、シリカ100質量部に対して、好ましくは1質量部以上、より好ましくは2質量部以上である。1質量部未満では、良好な加工性が得られないおそれがある。また、シランカップリング剤の含有量は、好ましくは20質量部以下、より好ましくは15質量部以下である。20質量部を超えると、コストの増加に見合った効果が得られない傾向がある。 In the rubber composition obtained by the production method of the present invention, the content of the silane coupling agent is preferably 1 part by mass or more, more preferably 2 parts by mass or more, based on 100 parts by mass of silica. If it is less than 1 part by mass, good workability may not be obtained. The content of the silane coupling agent is preferably 20 parts by mass or less, more preferably 15 parts by mass or less. If it exceeds 20 parts by mass, the effect commensurate with the increase in cost tends not to be obtained.

(加硫薬品)
加硫薬品としては、例えば、加硫剤、加硫促進剤などが挙げられ、加硫剤、加硫促進剤を併用することが好ましい。
(Vulcanization chemicals)
Examples of the vulcanization chemical include a vulcanizing agent and a vulcanization accelerator, and it is preferable to use a vulcanizing agent and a vulcanization accelerator in combination.

加硫剤としては、有機過酸化物、硫黄系加硫剤などを使用することができる。有機過酸化物としては、例えば、ベンゾイルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、t−ブチルクミルパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキシン−3、1,3−ビス(t−ブチルパーオキシプロピル)ベンゼンなどが挙げられる。また、硫黄系加硫剤としては、例えば、硫黄、モルホリンジスルフィドなどが挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。なかでも、本発明の効果が良好に得られるという理由から、硫黄系加硫剤が好ましく、硫黄がより好ましい。 As the vulcanizing agent, an organic peroxide, a sulfur-based vulcanizing agent, or the like can be used. Examples of the organic peroxide include benzoyl peroxide, dicumyl peroxide, di-t-butyl peroxide, t-butyl cumyl peroxide, methyl ethyl ketone peroxide, cumene hydroperoxide, 2,5-dimethyl-2, 5-Di (t-butylperoxy) hexane, 2,5-dimethyl-2,5-di (benzoylperoxy) hexane, 2,5-dimethyl-2,5-di (t-butylperoxy) hexin- Examples thereof include 3,1,3-bis (t-butylperoxypropyl) benzene. Examples of the sulfur-based vulcanizing agent include sulfur and morpholine disulfide. These may be used alone or in combination of two or more. Among them, a sulfur-based vulcanizing agent is preferable, and sulfur is more preferable, because the effect of the present invention can be obtained satisfactorily.

低燃費性、破壊特性及び加工性がバランス良く得られるという理由から、本発明の製造方法により得られるゴム組成物において、加硫剤の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは0.5質量部以上であり、また、好ましくは8質量部以下、より好ましくは5質量部以下である。 In the rubber composition obtained by the production method of the present invention, the content of the vulcanizing agent is preferably the content of the vulcanizing agent with respect to 100 parts by mass of the rubber component, because low fuel consumption, fracture characteristics and processability can be obtained in a well-balanced manner. It is 0.1 part by mass or more, more preferably 0.5 part by mass or more, and preferably 8 parts by mass or less, more preferably 5 parts by mass or less.

加硫促進剤としては、例えば、スルフェンアミド系、チアゾール系、チウラム系、チオウレア系、グアニジン系、ジチオカルバミン酸系、アルデヒド−アミン系、アルデヒド−アンモニア系、イミダゾリン系、キサンテート系加硫促進剤などが挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。なかでも、本発明の効果が良好に得られるという理由から、スルフェンアミド系、グアニジン系が好ましく、スルフェンアミド系、グアニジン系の併用がより好ましい。 Examples of the vulcanization accelerator include sulfenamide-based, thiazole-based, thiuram-based, thiourea-based, guanidine-based, dithiocarbamic acid-based, aldehyde-amine-based, aldehyde-ammonia-based, imidazoline-based, and xanthate-based vulcanization accelerator. Can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more. Of these, sulfenamide-based and guanidine-based are preferable, and sulfenamide-based and guanidine-based are more preferable in combination because the effects of the present invention can be obtained satisfactorily.

低燃費性、破壊特性及び加工性がバランス良く得られるという理由から、本発明の製造方法により得られるゴム組成物において、加硫促進剤の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.5質量部以上、より好ましくは1.5質量部以上であり、また、好ましくは10質量部以下、より好ましくは8質量部以下である。 In the rubber composition obtained by the production method of the present invention, the content of the vulcanization accelerator is preferably based on 100 parts by mass of the rubber component, because low fuel consumption, fracture characteristics and processability can be obtained in a well-balanced manner. Is 0.5 parts by mass or more, more preferably 1.5 parts by mass or more, and preferably 10 parts by mass or less, more preferably 8 parts by mass or less.

(その他の成分)
本発明の製造方法により得られるゴム組成物には、前記成分以外にも、ゴム組成物の製造に一般に使用される配合剤、例えば、カーボンブラック;老化防止剤;オイルなどの軟化剤;ステアリン酸、酸化亜鉛などの加硫助剤;などを配合することができる。
(Other ingredients)
In addition to the above-mentioned components, the rubber composition obtained by the production method of the present invention includes a compounding agent generally used for producing the rubber composition, for example, carbon black; antiaging agent; softening agent such as oil; stearic acid. , Vulcanization aids such as zinc oxide; etc. can be blended.

次に、本発明の製造方法における各混練工程について説明する。 Next, each kneading step in the production method of the present invention will be described.

(第一工程)
第一工程は、ゴム成分、シリカ及びシランカップリング剤を投入して混練し、第一混練物を得る工程である。
(First step)
The first step is a step of adding a rubber component, silica and a silane coupling agent and kneading them to obtain a first kneaded product.

この工程では、150〜170℃の範囲内で設定された反応温度を維持しながら、ゴム成分、シリカ及びシランカップリング剤を混練する反応処理を、下記式(1)及び(2)を満たすまで実施する。これにより、シリカとシランカップリング剤の反応を充分に促進させることができる。
式(1) ΔG*t/ΔG*0×100<80
(式中、ΔG*0は、反応温度に到達した時点で混練を終了して得られた未反応処理混練物の100℃、0.5%歪みのG*と100℃、64%歪みのG*との差であり、ΔG*tは、ΔG*0と同じ反応温度に到達後、所定の時間混練して得られた第一混練物の100℃、0.5%歪みのG*と100℃、64%歪みのG*との差である。)
式(2) Vt/V0×100<80
(式中、V0は、反応温度に到達した時点で混練を終了して得られた未反応処理混練物の130℃におけるムーニー粘度であり、Vtは、V0と同じ反応温度に到達後、所定の時間混練して得られた第一混練物の130℃におけるムーニー粘度である。)
In this step, the reaction process of kneading the rubber component, silica and the silane coupling agent while maintaining the reaction temperature set in the range of 150 to 170 ° C. is carried out until the following formulas (1) and (2) are satisfied. carry out. Thereby, the reaction between silica and the silane coupling agent can be sufficiently promoted.
Equation (1) ΔG * t / ΔG * 0 × 100 <80
(In the formula, ΔG * 0 is G * of 100 ° C. and 0.5% strain and G of 100 ° C. and 64% strain of the unreacted kneaded product obtained by completing kneading when the reaction temperature is reached. The difference from * is that ΔG * t is G * and 100 of the first kneaded product obtained by kneading for a predetermined time after reaching the same reaction temperature as ΔG * 0 at 100 ° C. and 0.5% strain. The difference from G * at ° C and 64% strain.)
Equation (2) Vt / V0 × 100 <80
(In the formula, V0 is the Mooney viscosity at 130 ° C. of the unreacted kneaded product obtained by terminating the kneading when the reaction temperature is reached, and Vt is a predetermined value after reaching the same reaction temperature as V0. The Mooney viscosity of the first kneaded product obtained by time kneading at 130 ° C.).

反応温度が150℃未満の場合、シリカとシランカップリング剤の反応速度が遅く、シリカを充分に疎水化できないため、必要なシリカの分散やシリカとポリマーとの結合を確保できなくなり、低燃費性や破壊強度が向上しない又は悪化するおそれがある。また、反応温度が170℃を超えると、シリカとシランカップリング剤の反応速度が速くなり過ぎて、混練中にカップリング剤とポリマーとの反応が起こることで、シリカの分散性はかえって悪化し、低燃費性や破壊強度が向上しない又は悪化するおそれがある。 When the reaction temperature is less than 150 ° C., the reaction rate of the silica and the silane coupling agent is slow, and the silica cannot be sufficiently hydrophobic, so that the necessary dispersion of silica and the bond between the silica and the polymer cannot be ensured, resulting in low fuel consumption. And the breaking strength may not be improved or deteriorated. Further, when the reaction temperature exceeds 170 ° C., the reaction rate of silica and the silane coupling agent becomes too fast, and the reaction between the coupling agent and the polymer occurs during kneading, so that the dispersibility of silica is rather deteriorated. , Fuel efficiency and breaking strength may not be improved or deteriorated.

以下、第一工程の手順を説明する。例えば、反応温度を150℃に設定した場合、混練中にゴム温度が150℃に到達したら、150℃を維持するように、ミキサーの回転数、ラムの降下圧力、チャンバー内の温度などを調整しながら混練を行う(反応処理)。この反応処理を、第一混練物が式(1)、(2)を満たすまで、所定の時間実施する。そして、第一混練物が式(1)、(2)を満たすために必要な時間が経過すると、混練を終了し、第一混練物を混練機から排出する。このようにして得られた第一混練物のG*、ムーニー粘度を測定し、ΔG*t、Vtを算出する。
なお、この例において、ΔG*0、V0は、ゴム温度が150℃に到達した時点で混練を終了して得られた未反応処理混練物(反応処理を実施せずに第一工程を終了して得られた混練物)の測定結果に基いて決定する。ΔG*0、V0は反応温度毎に異なるため、反応温度を変更する場合、変更した反応温度におけるΔG*0、V0を決定する必要がある。
The procedure of the first step will be described below. For example, when the reaction temperature is set to 150 ° C, when the rubber temperature reaches 150 ° C during kneading, the rotation speed of the mixer, the falling pressure of the ram, the temperature inside the chamber, etc. are adjusted so as to maintain 150 ° C. Kneading while doing (reaction processing). This reaction treatment is carried out for a predetermined time until the first kneaded product satisfies the formulas (1) and (2). Then, when the time required for the first kneaded product to satisfy the formulas (1) and (2) elapses, the kneading is completed and the first kneaded product is discharged from the kneader. The G * and Mooney viscosities of the first kneaded product thus obtained are measured, and ΔG * t and Vt are calculated.
In this example, ΔG * 0 and V0 are unreacted kneaded products obtained by completing the kneading when the rubber temperature reaches 150 ° C. (the first step is completed without performing the reaction treatment). It is determined based on the measurement result of the kneaded product obtained above. Since ΔG * 0 and V0 are different for each reaction temperature, it is necessary to determine ΔG * 0 and V0 at the changed reaction temperature when the reaction temperature is changed.

第一混練物が式(1)、(2)を満たすために必要な反応処理の時間は、混練に用いる混練機の種類、第一混練物の配合内容、設定された反応温度などに応じて異なるが、通常、80〜800秒が好ましい。 The reaction processing time required for the first kneaded product to satisfy the formulas (1) and (2) depends on the type of kneading machine used for kneading, the content of the first kneaded product, the set reaction temperature, and the like. Although different, 80-800 seconds is usually preferred.

反応処理中のゴム温度(混練物の温度)は、シリカとシランカップリング剤との反応や、シランカップリング剤とゴム成分との反応に影響する。よって、得られるゴム組成物の品質安定化の観点から、反応処理中のゴム温度は、できる限り一定であることが好ましく、具体的には、設定された反応温度の±3℃の範囲であることが好ましい。 The rubber temperature (temperature of the kneaded product) during the reaction treatment affects the reaction between silica and the silane coupling agent and the reaction between the silane coupling agent and the rubber component. Therefore, from the viewpoint of stabilizing the quality of the obtained rubber composition, the rubber temperature during the reaction treatment is preferably as constant as possible, and specifically, it is in the range of ± 3 ° C. of the set reaction temperature. Is preferable.

第一工程で使用する混練機としては、密閉型のバンバリーミキサーが好ましい。バンバリーミキサーのローターの形状は、接線式、噛合式のいずれであってもよい。 As the kneader used in the first step, a closed type Banbury mixer is preferable. The shape of the rotor of the Banbury mixer may be either a tangential type or a meshing type.

第一工程で投入するゴム成分、シリカ及びシランカップリング剤は、全量であっても一部であってもよいが、全量であることが好ましい。 The rubber component, silica, and silane coupling agent to be added in the first step may be the total amount or a part, but the total amount is preferable.

第一工程では、ゴム成分、シリカ及びシランカップリング剤以外に、他の成分を投入して混練してもよい。他の成分としては、加硫薬品以外の成分であれば特に限定されないが、例えば、カーボンブラック、オイル、老化防止剤、ワックス、ステアリン酸、酸化亜鉛などが挙げられる。 In the first step, in addition to the rubber component, silica and the silane coupling agent, other components may be added and kneaded. The other components are not particularly limited as long as they are components other than vulcanizing chemicals, and examples thereof include carbon black, oil, antiaging agents, waxes, stearic acid, zinc oxide and the like.

(第二工程)
第二工程は、第一工程で得られた第一混練物を更に混練し、第二混練物を得る工程である。第二工程を設けることで、シリカの分散が更に促進される。
なお、第二工程では、第一混練物のみを混練してもよいし、第一混練物とともに、他の成分を投入して混練してもよい。
(Second step)
The second step is a step of further kneading the first kneaded product obtained in the first step to obtain a second kneaded product. By providing the second step, the dispersion of silica is further promoted.
In the second step, only the first kneaded product may be kneaded, or other components may be added and kneaded together with the first kneaded product.

第二工程の混練は、第一工程と同様の条件で実施することが好ましい。すなわち、第二工程においても、第一工程と同様の反応処理を実施することが好ましい。また、使用する混練機も、第一工程と同様、密閉型のバンバリーミキサーが好ましい。 The kneading in the second step is preferably carried out under the same conditions as in the first step. That is, it is preferable to carry out the same reaction treatment as in the first step in the second step. Further, as the kneader to be used, a closed type Banbury mixer is preferable as in the first step.

(第三工程)
第三工程は、第二工程で得られた第二混練物及び加硫薬品を投入して混練し、未加硫ゴム組成物を得る工程である。
(Third step)
The third step is a step of adding the second kneaded product and the vulcanizing chemical obtained in the second step and kneading them to obtain an unvulcanized rubber composition.

第三工程では、混練中のゴム温度の上昇によってスコーチが発生することを防止するため、ゴム温度が所定の温度(好ましくは60〜120℃)に達した時点で混練を終了し、未加硫ゴム組成物を混練機から排出することが好ましい。また、第三工程の混練時間は特に限定されないが、1〜15分程度が好ましい。 In the third step, in order to prevent scorch from being generated due to an increase in the rubber temperature during kneading, kneading is terminated when the rubber temperature reaches a predetermined temperature (preferably 60 to 120 ° C.), and unvulcanized. It is preferable to discharge the rubber composition from the kneader. The kneading time of the third step is not particularly limited, but is preferably about 1 to 15 minutes.

第三工程で使用する混練機は、第一工程と同様、密閉型のバンバリーミキサーであってもよいし、オープンロールであってもよい。 The kneader used in the third step may be a closed type Banbury mixer or an open roll as in the first step.

(その他の工程)
第三工程で得られた未加硫ゴム組成物を、タイヤ部材(好ましくはキャップトレッド)の形状に合わせて押し出し加工し、タイヤ成型機上にて通常の方法にて成形し、他のタイヤ部材とともに貼り合わせ、未加硫タイヤを形成した後、加硫機中で加熱加圧することで、タイヤを製造することができる。
(Other processes)
The unvulcanized rubber composition obtained in the third step is extruded according to the shape of the tire member (preferably cap tread), molded by a normal method on a tire molding machine, and another tire member. After forming an unvulcanized tire by laminating the tire together with the tire, the tire can be manufactured by heating and pressurizing in a vulcanizer.

実施例に基づいて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。 The present invention will be specifically described based on Examples, but the present invention is not limited thereto.

以下、実施例及び比較例で使用した各種薬品について、まとめて説明する。
SBR:日本ゼオン(株)製のNS616
BR:日本ゼオン(株)製のBR1220(シス1、4含有率:96質量%)
カーボンブラック:三菱化学(株)製のシーストN220
シリカ:エボニック社製のウルトラシルVN3(平均一次粒子径:15nm、NSA:175m/g)
オイル:(株)ジャパンエナジー製のプロセスX−140
シランカップリング剤:Momentive Performance Materials社製のNXTシラン(3−オクタノイルチオプロピルトリエトキシシラン)
老化防止剤:住友化学(株)製のアンチゲン6C(N−(1,3−ジメチルブチル)−N’−フェニル−p−フェニレンジアミン)
ワックス:大内新興化学工業(株)製のサンノックN
ステアリン酸:日油(株)製のステアリン酸「椿」
酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)製の亜鉛華1号
硫黄:軽井沢硫黄(株)製の粉末硫黄
加硫促進剤(1):大内新興化学工業(株)製のノクセラーCZ(N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド)
加硫促進剤(2):大内新興化学工業(株)製のノクセラーD(N,N’−ジフェニルグアニジン)
Hereinafter, various chemicals used in Examples and Comparative Examples will be collectively described.
SBR: NS616 manufactured by Zeon Corporation
BR: BR1220 manufactured by Nippon Zeon Corporation (cis 1, 4 content: 96% by mass)
Carbon Black: Seest N220 manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation
Silica: Ultrasil VN3 manufactured by Evonik (average primary particle size: 15 nm, N 2 SA: 175 m 2 / g)
Oil: Process X-140 manufactured by Japan Energy Co., Ltd.
Silane coupling agent: NXTsilane (3-octanoylthiopropyltriethoxysilane) manufactured by Momentive Performance Materials.
Anti-aging agent: Antigen 6C (N- (1,3-dimethylbutyl) -N'-phenyl-p-phenylenediamine) manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.
Wax: Sunknock N manufactured by Ouchi Shinko Kagaku Kogyo Co., Ltd.
Stearic acid: Stearic acid "Camellia" manufactured by NOF CORPORATION
Zinc oxide: Zinc oxide No. 1 manufactured by Mitsui Metal Mining Co., Ltd. Sulfur: Powdered sulfur vulcanization accelerator manufactured by Karuizawa Sulfur Co., Ltd. (1): Noxeller CZ (N-cyclohexyl) manufactured by Ouchi Shinko Kagaku Kogyo Co., Ltd. -2-benzothiazolyl vulcan amide)
Vulcanization accelerator (2): Noxeller D (N, N'-diphenylguanidine) manufactured by Ouchi Shinko Kagaku Kogyo Co., Ltd.

(実施例及び比較例)
(第一工程)
表1に示す配合内容に従い、硫黄及び加硫促進剤以外の材料をバンバリーミキサーに投入して混練し、第一混練物又は未反応処理混練物を得た。混練は、設定された反応温度にゴム温度が到達してから、ゴム温度が反応温度の±3℃となるように調整しながら実施し、所定の時間(反応時間)が経過した時点で終了した。各例の反応温度、反応時間は表2〜6に示したとおりである。
(第二工程)
得られた第一混練物又は未反応処理混練物を、バンバリーミキサーに投入して更に混練し、第二混練物を得た。混練の条件は第一工程と同様である。
(第三工程)
得られた第二混練物、硫黄及び加硫促進剤をオープンロールに投入して混練し、未加硫ゴム組成物を得た。混練は、ゴム温度が110℃になった時点で終了した。混練時間は5分であった。
(加硫工程)
得られた未加硫ゴム組成物を170℃で12分間加硫し、加硫ゴム組成物を得た。
(Examples and comparative examples)
(First step)
In accordance with the formulation shown in Table 1, materials other than sulfur and the vulcanization accelerator were put into a Banbury mixer and kneaded to obtain a first kneaded product or an unreacted kneaded product. The kneading was carried out while adjusting the rubber temperature to be ± 3 ° C. of the reaction temperature after the rubber temperature reached the set reaction temperature, and ended when a predetermined time (reaction time) had elapsed. .. The reaction temperature and reaction time of each example are as shown in Tables 2 to 6.
(Second step)
The obtained first kneaded product or unreacted kneaded product was put into a Bunbury mixer and further kneaded to obtain a second kneaded product. The kneading conditions are the same as in the first step.
(Third step)
The obtained second kneaded product, sulfur and a vulcanization accelerator were put into an open roll and kneaded to obtain an unvulcanized rubber composition. The kneading was completed when the rubber temperature reached 110 ° C. The kneading time was 5 minutes.
(Vulcanization process)
The obtained unvulcanized rubber composition was vulcanized at 170 ° C. for 12 minutes to obtain a vulcanized rubber composition.

上記で得られた第一混練物、未反応処理混練物、未加硫ゴム組成物、加硫ゴム組成物について、下記の評価を行った。結果を表2〜6に示す。 The first kneaded product, the unreacted kneaded product, the unvulcanized rubber composition, and the vulcanized rubber composition obtained above were evaluated as follows. The results are shown in Tables 2-6.

(ムーニー粘度)
JIS K6300に従い、130℃で、上記第一混練物又は未反応処理混練物のムーニー粘度を測定した。結果は、比較例1を100として指数表示した(第一工程後のVIS指数)。指数が小さいほど加工性に優れることを示す。
また、設定された反応温度ごとに、式(2)のVt/V0×100を算出した(VIS低下率)。
(Moony viscosity)
According to JIS K6300, the Mooney viscosity of the first kneaded product or the unreacted kneaded product was measured at 130 ° C. The results are expressed exponentially with Comparative Example 1 as 100 (VIS index after the first step). The smaller the index, the better the workability.
In addition, Vt / V0 × 100 of the formula (2) was calculated for each set reaction temperature (VIS reduction rate).

(ペイン効果)
RPA2000(アルファテクノロジーズ社製)を使用し、上記第一混練物又は未反応処理混練物の100℃、0.5%歪みのG*と100℃、64%歪みのG*とを測定し、ΔG*を算出した。結果は、比較例1を100として指数表示した(第一工程後のΔG*指数)。
また、設定された反応温度ごとに、式(1)のΔG*t/ΔG*0×100を算出した(ΔG*低下率)。
(Pain effect)
Using RPA2000 (manufactured by Alpha Technologies), G * of 100 ° C. and 0.5% strain and G * of 100 ° C. and 64% strain of the first kneaded product or unreacted kneaded product were measured and ΔG. * Was calculated. The results were exponentially displayed with Comparative Example 1 as 100 (ΔG * index after the first step).
Further, ΔG * t / ΔG * 0 × 100 of the formula (1) was calculated for each set reaction temperature (ΔG * reduction rate).

(tanδ)
(株)上島製作所製のスペクトロメーターを用いて、動的歪振幅1%、周波数10Hz、温度50℃で、上記加硫ゴム組成物のtanδを測定した。結果は、比較例1を100として指数表示した(tanδ指数)。指数が小さいほど転がり抵抗が低く、低燃費性に優れることを示す。
(Tanδ)
Using a spectrometer manufactured by Ueshima Seisakusho Co., Ltd., the tan δ of the vulcanized rubber composition was measured at a dynamic strain amplitude of 1%, a frequency of 10 Hz, and a temperature of 50 ° C. The results were exponentially displayed with Comparative Example 1 as 100 (tan δ index). The smaller the index, the lower the rolling resistance and the better the fuel efficiency.

(破壊エネルギー)
JIS K 6251「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム−引張特性の求め方」に従い、上記加硫ゴム組成物から形成した厚さ2mmの3号ダンベルを用いて引張り試験を実施し、破断強度(TB)及び破断伸び(EB)をそれぞれ測定した。そして、TBとEBの積で定義される破壊エネルギーについて、比較例1を100として指数表示した(破壊エネルギー指数)。指数が大きいほど破壊特性に優れることを示す。
(Destructive energy)
In accordance with JIS K 6251 "Vulcanized rubber and thermoplastic rubber-How to determine tensile properties", a tensile test was carried out using a 2 mm thick No. 3 dumbbell formed from the above vulcanized rubber composition, and the breaking strength (TB) was obtained. And elongation at break (EB) were measured, respectively. Then, the destructive energy defined by the product of TB and EB is exponentially displayed with Comparative Example 1 as 100 (destructive energy index). The larger the index, the better the fracture characteristics.

(性能指標)
各例の性能を総合的に評価するため、下記計算式により性能指標を算出した。
性能指標=((100/第一工程後のVIS指数)×100+(100/tanδ指数)×100+破壊エネルギー指数)/3
(Performance index)
In order to comprehensively evaluate the performance of each example, the performance index was calculated by the following formula.
Performance index = ((100 / VIS index after the first process) x 100 + (100 / tan δ index) x 100 + fracture energy index) / 3

Figure 0006790726
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表2〜6で示されているように、第一工程において、反応温度を150〜170℃の範囲内で設定し、式(1)、(2)を満たすまで反応処理を実施した実施例1〜12は、反応温度は同一であるが、式(1)、(2)を満たすまで反応処理を実施しなかった比較例1〜6と比較して、低燃費性、破壊特性及び加工性が顕著に改善された。
反応温度を150〜170℃の範囲外で設定した比較例7〜18では、反応時間を長くしても式(1)、(2)を満たすことはできず、充分な性能の改善は見られなかった。
これらの結果から、配合薬品の種類を変更しなくても、式(1)、(2)を指標として混練方法を調整するという簡便な手法により、シリカの分散性を向上できることが明らかとなった。
As shown in Tables 2 to 6, in the first step, the reaction temperature was set in the range of 150 to 170 ° C., and the reaction treatment was carried out until the formulas (1) and (2) were satisfied. Nos. 12 have the same reaction temperature, but have lower fuel consumption, fracture characteristics, and workability as compared with Comparative Examples 1 to 6 in which the reaction treatment was not performed until the formulas (1) and (2) were satisfied. It was significantly improved.
In Comparative Examples 7 to 18 in which the reaction temperature was set outside the range of 150 to 170 ° C., the equations (1) and (2) could not be satisfied even if the reaction time was lengthened, and sufficient performance improvement was observed. There wasn't.
From these results, it was clarified that the dispersibility of silica can be improved by a simple method of adjusting the kneading method using the formulas (1) and (2) as indexes without changing the type of the compounded chemicals. ..

Claims (2)

ゴム成分、シリカ及びシランカップリング剤を投入して混練し、第一混練物を得る第一工程と、
前記第一混練物を更に混練し、第二混練物を得る第二工程と、
前記第二混練物及び加硫薬品を投入して混練し、未加硫ゴム組成物を得る第三工程とを含み、
前記第一工程において、150〜170℃の範囲内で設定された反応温度を維持しながら、前記ゴム成分、前記シリカ及び前記シランカップリング剤を混練する反応処理を、下記式(1)及び(2)を満たすまで実施し、
前記シランカップリング剤が下記式(S1)で表されるチオエステル系シランカップリング剤であるタイヤ用ゴム組成物の製造方法。
式(1) ΔG*t/ΔG*0×100<80
(式中、ΔG*0は、反応温度に到達した時点で混練を終了して得られた未反応処理混練物の100℃、0.5%歪みのG*と100℃、64%歪みのG*との差であり、ΔG*tは、ΔG*0と同じ反応温度に到達後、所定の時間混練して得られた第一混練物の100℃、0.5%歪みのG*と100℃、64%歪みのG*との差である。)
式(2) Vt/V0×100<80
(式中、V0は、反応温度に到達した時点で混練を終了して得られた未反応処理混練物の130℃におけるムーニー粘度であり、Vtは、V0と同じ反応温度に到達後、所定の時間混練して得られた第一混練物の130℃におけるムーニー粘度である。)
Figure 0006790726
(式中、R 1001 は−Cl、−Br、−OR 1006 、−O(O=)CR 1006 、−ON=CR 1006 1007 、−ON=CR 1006 1007 、−NR 1006 1007 及び−(OSiR 1006 1007 (OSiR 1006 1007 1008 )から選択される一価の基(R 1006 、R 1007 及びR 1008 は同一でも異なっていても良く、各々水素原子又は炭素数1〜18の一価の炭化水素基であり、hは平均値が1〜4である。)であり、R 1002 はR 1001 、水素原子又は炭素数1〜18の一価の炭化水素基、R 1003 はR 1001 、R 1002 、水素原子又は−[O(R 1009 O) 0.5 −基(R 1009 は炭素数1〜18のアルキレン基、jは1〜4の整数である。)、R 1004 は炭素数1〜18の二価の炭化水素基、R 1005 は炭素数1〜18の一価の炭化水素基を示し、x、y及びzは、x+y+2z=3、0≦x≦3、0≦y≦2、0≦z≦1の関係を満たす数である。)
The first step of adding the rubber component, silica and silane coupling agent and kneading to obtain the first kneaded product, and
The second step of further kneading the first kneaded product to obtain the second kneaded product, and
Including the third step of adding the second kneaded product and the vulcanized chemicals and kneading them to obtain an unvulcanized rubber composition.
In the first step, the reaction treatment of kneading the rubber component, the silica and the silane coupling agent while maintaining the reaction temperature set in the range of 150 to 170 ° C. is carried out by the following formulas (1) and (1). Carry out until 2) is satisfied ,
A method for producing a rubber composition for a tire, wherein the silane coupling agent is a thioester-based silane coupling agent represented by the following formula (S1) .
Equation (1) ΔG * t / ΔG * 0 × 100 <80
(In the formula, ΔG * 0 is G * of 100 ° C. and 0.5% strain and G of 100 ° C. and 64% strain of the unreacted kneaded product obtained by completing kneading when the reaction temperature is reached. The difference from * is that ΔG * t is G * and 100 of the first kneaded product obtained by kneading for a predetermined time after reaching the same reaction temperature as ΔG * 0 at 100 ° C. and 0.5% strain. The difference from G * at ° C and 64% strain.)
Equation (2) Vt / V0 × 100 <80
(In the formula, V0 is the Mooney viscosity at 130 ° C. of the unreacted kneaded product obtained by terminating the kneading when the reaction temperature is reached, and Vt is a predetermined value after reaching the same reaction temperature as V0. The Mooney viscosity of the first kneaded product obtained by time kneading at 130 ° C.).
Figure 0006790726
(In the formula, R 1001 is -Cl, -Br, -OR 1006 , -O (O =) CR 1006 , -ON = CR 1006 R 1007 , -ON = CR 1006 R 1007 , -NR 1006 R 1007 and- ( The monovalent groups (R 1006 , R 1007 and R 1008 ) selected from the OSiR 1006 R 1007 ) h (OSiR 1006 R 1007 R 1008 ) may be the same or different, each having a hydrogen atom or 1-18 carbon atoms. It is a monovalent hydrocarbon group, h has an average value of 1 to 4), R 1002 is R 1001 , a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, and R 1003 is R. 1001 , R 1002 , hydrogen atom or- [O (R 1009 O) j ] 0.5 -group (R 1009 is an alkylene group having 1 to 18 carbon atoms, j is an integer of 1 to 4), R 1004 Is a divalent hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms , R 1005 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, and x, y and z are x + y + 2z = 3, 0 ≦ x ≦ 3,0. It is a number that satisfies the relationship of ≦ y ≦ 2 and 0 ≦ z ≦ 1.)
キャップトレッド用ゴム組成物を製造する請求項1記載のタイヤ用ゴム組成物の製造方法。

The process according to claim 1 Symbol placement tire rubber composition to produce a cap tread rubber composition.

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