JP7616244B2 - Rubber composition for tread and tire - Google Patents
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Description
本発明は、トレッド用ゴム組成物及びタイヤに関する。 The present invention relates to a rubber composition for treads and tires.
トレッドには、安全性、環境面の観点から、湿潤路面走行中のウェットグリップ性能、耐摩耗性、低燃費性等の各種性能が要求される。例えば、ウェットグリップ性能、低燃費性のバランスを向上する技術として、変性ポリマーを用いる方法が提案されているが、一般に変性ポリマーは高粘度で加工性が悪いため、低分子量ポリマーが使用される傾向があり、結果、耐摩耗性が悪化するという問題がある。From the perspective of safety and the environment, treads are required to have various performance characteristics, such as wet grip performance when driving on wet roads, abrasion resistance, and fuel efficiency. For example, the use of modified polymers has been proposed as a technology to improve the balance between wet grip performance and fuel efficiency, but modified polymers generally have high viscosity and poor processability, so low molecular weight polymers tend to be used, resulting in the problem of poor abrasion resistance.
既存のシランカップリング剤による改善も提案されているが、低燃費性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性のバランスの観点で未だ改善の余地がある(特許文献1等参照)。 Improvements using existing silane coupling agents have also been proposed, but there is still room for improvement in terms of the balance between fuel economy, wet grip performance, and wear resistance (see Patent Document 1, etc.).
本発明は、前記課題を解決し、低燃費性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性の総合性能を改善するトレッド用ゴム組成物及びタイヤを提供することを目的とする。 The present invention aims to solve the above problems and provide a rubber composition for treads and a tire that improves the overall performance of fuel economy, wet grip performance, and abrasion resistance.
本発明は、スチレンブタジエンゴム、シリカ及びメルカプト系シランカップリング剤を含み、ゴム成分100質量%中の前記スチレンブタジエンゴムの含有量が50質量%以上、前記ゴム成分100質量部に対する前記シリカの含有量が30~120質量部であり、下記式(1)及び(2)を満たすトレッド用ゴム組成物に関する。
前記ゴム組成物は、下記式(1-1)を満たすことが好ましい。
前記ゴム組成物は、下記式(1-2)を満たすことが好ましい。
前記スチレンブタジエンゴムは、スチレン量が5~50質量%、重量平均分子量が10万~160万のスチレンブタジエンゴムを含むことが好ましい。 It is preferable that the styrene butadiene rubber contains styrene butadiene rubber having a styrene content of 5 to 50 mass% and a weight average molecular weight of 100,000 to 1,600,000.
前記ゴム組成物は、ブタジエンゴムを含むことが好ましい。 It is preferable that the rubber composition contains butadiene rubber.
前記メルカプト系シランカップリング剤は、下記式(2-1)で表されるシランカップリング剤を含むことが好ましい。
前記メルカプト系シランカップリング剤は、下記式(2-2)で示される結合単位Aと下記式(2-3)で示される結合単位Bとを含むことが好ましい。
前記メルカプト系シランカップリング剤は、下記式(2-4)で表されるシランカップリング剤を含むことが好ましい。
前記ゴム組成物は、カーボンブラックを含むことが好ましい。 The rubber composition preferably contains carbon black.
前記ゴム組成物は、シリカ及びメルカプト系シランカップリング剤を混練する工程(I)と、該工程(I)で得られた混練物を130℃以上で保持する工程(II)とを含む製法により得られるものであることが好ましい。It is preferable that the rubber composition is obtained by a manufacturing process including a step (I) of kneading silica and a mercapto-based silane coupling agent, and a step (II) of maintaining the kneaded mixture obtained in the step (I) at 130°C or higher.
本発明はまた、前記ゴム組成物からなるトレッドを有するタイヤに関する。 The present invention also relates to a tire having a tread made of the rubber composition.
本発明によれば、スチレンブタジエンゴム、シリカ及びメルカプト系シランカップリング剤を含み、ゴム成分100質量%中の前記スチレンブタジエンゴムの含有量が50質量%以上、前記ゴム成分100質量部に対する前記シリカの含有量が30~120質量部であり、前記式(1)及び(2)を満たすトレッド用ゴム組成物であるので、低燃費性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性の総合性能を改善できる。 According to the present invention, a rubber composition for treads contains styrene-butadiene rubber, silica, and a mercapto-based silane coupling agent, the content of the styrene-butadiene rubber in 100% by mass of the rubber component is 50% by mass or more, the content of the silica per 100 parts by mass of the rubber component is 30 to 120 parts by mass, and satisfies the formulas (1) and (2), thereby improving the overall performance of fuel economy, wet grip performance, and abrasion resistance.
〔トレッド用ゴム組成物〕
本発明のトレッド用ゴム組成物は、スチレンブタジエンゴム、シリカ及びメルカプト系シランカップリング剤を所定配合で含み、かつ前記式(1)及び(2)を満たす。これにより、低燃費性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性の総合性能が顕著に改善される。
[Rubber composition for tread]
The rubber composition for treads of the present invention contains a styrene-butadiene rubber, silica, and a mercapto-based silane coupling agent in a predetermined ratio and satisfies the above formulas (1) and (2), thereby significantly improving the overall performance of fuel economy, wet grip performance, and abrasion resistance.
前記作用効果が得られるメカニズムは必ずしも明らかではないが、以下のように推察される。
スチレンブタジエンゴムを含むシリカ配合において、シランカップリング剤としてメルカプト系シランカップリング剤を用いると同時に、式(1)、(2)を満たすように調整した場合、先ず、メルカプト系シランカップリング剤により良好な加工が施されて、シリカの分散性や、シリカとシランカップリング剤の反応率が向上し、ウェットグリップ性能や耐摩耗性能を損なうことなく、優れた低燃費性が付与される。更に、式(2)を満たすことにより、良好な低燃費性が得られる。従って、低燃費性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性の総合性能が顕著に改善されるものと推察される。
The mechanism by which the above-mentioned effects are obtained is not entirely clear, but is presumed to be as follows.
In the silica compound containing styrene-butadiene rubber, when mercapto-based silane coupling agent is used as silane coupling agent and adjusted to satisfy formula (1) and (2), first, good processing is performed by mercapto-based silane coupling agent, the dispersibility of silica and the reaction rate of silica and silane coupling agent are improved, and excellent fuel economy is given without impairing wet grip performance and wear resistance.Furthermore, by satisfying formula (2), good fuel economy is obtained.Therefore, it is presumed that the overall performance of fuel economy, wet grip performance and wear resistance is significantly improved.
このように、本発明は、スチレンブタジエンゴム、シリカ及びメルカプト系シランカップリング剤を所定配合で含む配合において、式(1)、(2)を満たすトレッド用ゴム組成物の構成にすることにより、低燃費性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性の総合性能の改善という課題(目的)を解決するものである。すなわち、式(1)、(2)のパラメーターは課題(目的)を規定したものではなく、本願の課題は、低燃費性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性の総合性能の改善であり、そのための解決手段として当該パラメーターを満たす構成にしたものである。 In this way, the present invention solves the problem (objective) of improving the overall performance of fuel economy, wet grip performance, and abrasion resistance by configuring a rubber composition for treads that satisfies formulas (1) and (2) in a formulation that contains styrene-butadiene rubber, silica, and a mercapto-silane coupling agent in a predetermined ratio. In other words, the parameters of formulas (1) and (2) do not define the problem (objective); the object of the present application is to improve the overall performance of fuel economy, wet grip performance, and abrasion resistance, and a configuration that satisfies the parameters is used as a means to achieve this.
前記ゴム組成物(加硫後のゴム組成物)は、下記式(1)を満たす。
式(1)の値(80)は、低燃費性能、耐摩耗性の観点から、75以下が好ましく、71以下がより好ましく、70以下が更に好ましく、67以下が特に好ましく、66以下が最も好ましい。また上限は、65以下、63以下、60以下、56以下、55以下、53以下、50以下、48以下、47以下、46以下、40以下でもよい。下限は特に限定されないが、ウェットグリップ性能、耐摩耗性の観点から、10以上が好ましく、15以上がより好ましく、20以上が更に好ましい。From the viewpoints of fuel economy and abrasion resistance, the value (80) of formula (1) is preferably 75 or less, more preferably 71 or less, even more preferably 70 or less, particularly preferably 67 or less, and most preferably 66 or less. The upper limit may be 65 or less, 63 or less, 60 or less, 56 or less, 55 or less, 53 or less, 50 or less, 48 or less, 47 or less, 46 or less, or 40 or less. The lower limit is not particularly limited, but from the viewpoints of wet grip performance and abrasion resistance, it is preferably 10 or more, more preferably 15 or more, and even more preferably 20 or more.
前記ゴム組成物(加硫後のゴム組成物)は、低燃費性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性の総合性能の観点から、下記式(1-1)を満たすことが好ましい。
前記ゴム組成物(加硫後のゴム組成物)は、低燃費性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性の総合性能の観点から、下記式(1-2)を満たすことが好ましい。
前記ゴム組成物(加硫後のゴム組成物)は、下記式(2)を満たす。
tanδ(70℃)の上限は、低燃費性の観点から、0.17以下が好ましく、0.16以下がより好ましく、0.15以下が更に好ましく、0.14以下が特に好ましく、0.13以下が最も好ましい。また、上限は、0.12以下でもよい。下限は特に限定されないが、ウェットグリップ性能の観点から0.05以上がより好ましく、0.08以上が更に好ましい。From the viewpoint of low fuel consumption, the upper limit of tan δ (70°C) is preferably 0.17 or less, more preferably 0.16 or less, even more preferably 0.15 or less, particularly preferably 0.14 or less, and most preferably 0.13 or less. The upper limit may be 0.12 or less. The lower limit is not particularly limited, but from the viewpoint of wet grip performance, it is more preferably 0.05 or more, and even more preferably 0.08 or more.
ここで、E*(0.5%)、E*(5%)、tanδ(70℃)は、ゴム、フィラー、シランカップリング剤の種類や配合量を変更することで、適宜調整できる。
例えば、E*(0.5%)及びE*(5%)は、ゴム成分としてスチレンブタジエンゴムを用いたり、その配合量を増量すること、フィラーとしてシリカを用いたり、その配合量を増量すること、可塑剤の量を減量すること、シランカップリング剤の量を減量することにより、増加させることができる。
(E*(0.5%)-E*(5%))は、ゴム成分として変性ゴムを用いたり、その配合量を増量すること、フィラーとしてシリカを用いたり、その配合量を減量すること、シランカップリング剤としてメルカプト系シランカップリング剤を用いることや増量することにより、低減させることができる。
tanδ(70℃)は、ゴム成分として変性ゴムを用いること、フィラーとしてシリカを用いること、シランカップリングとしてメルカプト系シランカップリング剤を用いること、その量を増量することにより、減少させることができる。
Here, E*(0.5%), E*(5%) and tan δ(70° C.) can be appropriately adjusted by changing the types and amounts of the rubber, filler and silane coupling agent.
For example, E*(0.5%) and E*(5%) can be increased by using styrene-butadiene rubber as the rubber component or increasing the amount of the rubber, by using silica as the filler or increasing the amount of the rubber, by reducing the amount of the plasticizer, or by reducing the amount of the silane coupling agent.
(E*(0.5%)-E*(5%)) can be reduced by using a modified rubber as the rubber component or increasing the amount of the modified rubber, by using silica as the filler or decreasing the amount of the modified rubber, or by using a mercapto-based silane coupling agent as the silane coupling agent or increasing the amount of the mercapto-silane coupling agent.
Tan δ (70° C.) can be reduced by using a modified rubber as the rubber component, using silica as the filler, using a mercapto-based silane coupling agent as the silane coupling agent, or increasing the amount of the agent.
具体的には、式(1)を満足させる手法として、(a)ゴム成分として所定量のスチレンブタジエンゴムを用いる方法、(b)フィラーとして所定量のシリカを用いる方法、(c)メルカプト系のシランカップリング剤を所定量用いる方法、等を単独又は適宜組み合わせる手法が挙げられる。Specifically, methods for satisfying formula (1) include (a) using a predetermined amount of styrene butadiene rubber as the rubber component, (b) using a predetermined amount of silica as a filler, and (c) using a predetermined amount of a mercapto-based silane coupling agent, either alone or in appropriate combination.
式(2)を満足させる手法として、(a)シランカップリング剤としてメルカプト系シランカップリング剤を用いる方法、(b)ゴム成分として変性ゴムを用いる方法、(c)フィラーとして所定量のシリカを用いる方法、等を単独又は適宜組み合わせる手法が挙げられる。 Methods for satisfying formula (2) include (a) using a mercapto-based silane coupling agent as the silane coupling agent, (b) using modified rubber as the rubber component, and (c) using a predetermined amount of silica as a filler, either alone or in appropriate combination.
なお、前記ゴム組成物(加硫後のゴム組成物)の初期歪み10%、動歪み0.5%、温度0℃の条件下での複素弾性率E*(0.5%)、初期歪み10%、動歪み5%、温度0℃の条件下での複素弾性率E*(5%)、初期歪み10%、動歪み1%、温度70℃条件下での損失正接tanδ(70℃)は、それぞれ後述の実施例に記載の方法で測定できる。 The complex modulus E* (0.5%) of the rubber composition (rubber composition after vulcanization) under conditions of an initial strain of 10%, dynamic strain of 0.5%, and a temperature of 0°C, the complex modulus E* (5%) under conditions of an initial strain of 10%, dynamic strain of 5%, and a temperature of 0°C, and the loss tangent tan δ (70°C) under conditions of an initial strain of 10%, dynamic strain of 1%, and a temperature of 70°C can each be measured by the methods described in the examples described later.
(ゴム成分)
上記ゴム組成物は、スチレンブタジエンゴム(SBR)を含む。
ゴム成分100質量%中のSBRの含有量は、50質量%以上、好ましくは60質量%以上、より好ましくは65質量%以上、更に好ましくは70質量%以上、特に好ましくは80質量%以上である。下限以上にすることで、良好な耐摩耗性、ウェットグリップ性能が得られる傾向がある。上限は特に限定されないが、良好な低燃費性が得られる観点から、95質量%以下が好ましく、90質量%以下がより好ましく、85質量%以下が更に好ましい。
(Rubber component)
The rubber composition includes styrene-butadiene rubber (SBR).
The content of SBR in 100% by mass of the rubber component is 50% by mass or more, preferably 60% by mass or more, more preferably 65% by mass or more, even more preferably 70% by mass or more, and particularly preferably 80% by mass or more. By making it equal to or more than the lower limit, good abrasion resistance and wet grip performance tend to be obtained. The upper limit is not particularly limited, but from the viewpoint of obtaining good fuel economy, it is preferably 95% by mass or less, more preferably 90% by mass or less, and even more preferably 85% by mass or less.
SBRとしては、特に限定されず、例えば、乳化重合スチレンブタジエンゴム(E-SBR)、溶液重合スチレンブタジエンゴム(S-SBR)等を使用できる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 The SBR is not particularly limited, and examples of the SBR that can be used include emulsion-polymerized styrene-butadiene rubber (E-SBR), solution-polymerized styrene-butadiene rubber (S-SBR), etc. These may be used alone or in combination of two or more types.
SBRのスチレン量は、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%以上、更に好ましくは15質量%以上、特に好ましくは21質量%以上である。また、該スチレン量は、好ましくは50質量%以下、より好ましくは47質量%以下、更に好ましくは45質量%以下である。上記範囲内であると、良好な低燃費性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性の総合性能が得られる傾向がある。
なお、本明細書において、SBRのスチレン量は、H1-NMR測定により算出される。
The styrene content of the SBR is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, even more preferably 15% by mass or more, and particularly preferably 21% by mass or more. The styrene content is preferably 50% by mass or less, more preferably 47% by mass or less, and even more preferably 45% by mass or less. When the styrene content is within the above range, good overall performance such as low fuel consumption, wet grip performance, and abrasion resistance tends to be obtained.
In this specification, the styrene content of SBR is calculated by H 1 -NMR measurement.
SBRのMwは、好ましくは10万以上、より好ましくは20万以上、更に好ましくは24万以上である。また、該Mwは、好ましくは160万以下、より好ましくは150万以下、更に好ましくは140万以下である。上記範囲内であると、良好な低燃費性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性の総合性能が得られる傾向がある。
なお、本明細書において、SBRのMwは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)(東ソー(株)製GPC-8000シリーズ、検出器:示差屈折計、カラム:東ソー(株)製のTSKGEL SUPERMALTPORE HZ-M)による測定値を基に標準ポリスチレン換算により求めることができる。
The Mw of the SBR is preferably 100,000 or more, more preferably 200,000 or more, and even more preferably 240,000 or more. The Mw is preferably 1,600,000 or less, more preferably 1,500,000 or less, and even more preferably 1,400,000 or less. Within the above range, there is a tendency for good overall performance in terms of fuel economy, wet grip performance, and abrasion resistance to be obtained.
In this specification, the Mw of SBR can be determined in terms of standard polystyrene based on a measured value obtained by gel permeation chromatography (GPC) (GPC-8000 series, manufactured by Tosoh Corporation, detector: differential refractometer, column: TSKGEL SUPERMALTPORE HZ-M, manufactured by Tosoh Corporation).
SBRとしては、非変性SBRでもよいし、変性SBRでもよい。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。
変性SBRとしては、シリカ等の充填剤と相互作用する官能基を有するSBRであればよく、例えば、SBRの少なくとも一方の末端を、官能基を有する化合物(変性剤)で変性された末端変性SBR(末端に官能基を有する末端変性SBR)や、主鎖に官能基を有する主鎖変性SBRや、主鎖及び末端に官能基を有する主鎖末端変性SBR(例えば、主鎖に官能基を有し、少なくとも一方の末端を変性剤で変性された主鎖末端変性SBR)や、分子中に2個以上のエポキシ基を有する多官能化合物により変性(カップリング)され、水酸基やエポキシ基が導入された末端変性SBR等が挙げられる。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。
The SBR may be unmodified SBR or modified SBR. These may be used alone or in combination of two or more kinds.
The modified SBR may be any SBR having a functional group that interacts with a filler such as silica, and examples thereof include terminally modified SBR (terminally modified SBR having a functional group at the terminal) in which at least one terminal of SBR has been modified with a compound having a functional group (modifying agent), main-chain modified SBR having a functional group in the main chain, main-chain terminal-modified SBR having functional groups in the main chain and at least one terminal (for example, main-chain terminal-modified SBR having a functional group in the main chain and at least one terminal modified with a modifying agent), and terminally modified SBR modified (coupled) with a polyfunctional compound having two or more epoxy groups in the molecule and having a hydroxyl group or epoxy group introduced therein. These may be used alone or in combination of two or more types.
上記官能基としては、例えば、アミノ基、アミド基、シリル基、アルコキシシリル基、イソシアネート基、イミノ基、イミダゾール基、ウレア基、エーテル基、カルボニル基、オキシカルボニル基、メルカプト基、スルフィド基、ジスルフィド基、スルホニル基、スルフィニル基、チオカルボニル基、アンモニウム基、イミド基、ヒドラゾ基、アゾ基、ジアゾ基、カルボキシル基、ニトリル基、ピリジル基、アルコキシ基、水酸基、オキシ基、エポキシ基等が挙げられる。なお、これらの官能基は、置換基を有していてもよい。なかでも、アミノ基(好ましくはアミノ基が有する水素原子が炭素数1~6のアルキル基に置換されたアミノ基)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1~6のアルコキシ基)、アルコキシシリル基(好ましくは炭素数1~6のアルコキシシリル基)が好ましい。Examples of the functional groups include amino groups, amide groups, silyl groups, alkoxysilyl groups, isocyanate groups, imino groups, imidazole groups, urea groups, ether groups, carbonyl groups, oxycarbonyl groups, mercapto groups, sulfide groups, disulfide groups, sulfonyl groups, sulfinyl groups, thiocarbonyl groups, ammonium groups, imide groups, hydrazo groups, azo groups, diazo groups, carboxyl groups, nitrile groups, pyridyl groups, alkoxy groups, hydroxyl groups, oxy groups, and epoxy groups. These functional groups may have a substituent. Among them, amino groups (preferably amino groups in which the hydrogen atoms of the amino groups are substituted with alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms), alkoxy groups (preferably alkoxy groups having 1 to 6 carbon atoms), and alkoxysilyl groups (preferably alkoxysilyl groups having 1 to 6 carbon atoms) are preferred.
SBRとしては、例えば、住友化学(株)、JSR(株)、旭化成(株)、日本ゼオン(株)等により製造・販売されているSBRを使用できる。 As SBR, for example, SBR manufactured and sold by Sumitomo Chemical Co., Ltd., JSR Corporation, Asahi Kasei Corporation, Nippon Zeon Co., Ltd., etc. can be used.
SBR以外に使用可能なゴム成分としては、イソプレン系ゴム、ブタジエンゴム(BR)、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)、スチレン-イソプレン-ブタジエン共重合ゴム(SIBR)等のジエン系ゴムが挙げられる。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、BR、イソプレン系ゴムが好ましく、BRがより好ましい。 Other usable rubber components besides SBR include diene rubbers such as isoprene rubber, butadiene rubber (BR), acrylonitrile butadiene rubber (NBR), chloroprene rubber (CR), butyl rubber (IIR), and styrene-isoprene-butadiene copolymer rubber (SIBR). These may be used alone or in combination of two or more. Of these, BR and isoprene rubber are preferred, with BR being more preferred.
BRは特に限定されず、例えば、高シス含量のBR、シンジオタクチックポリブタジエン結晶を含有するBR等を使用できる。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。 The BR is not particularly limited, and for example, BR with a high cis content, BR containing syndiotactic polybutadiene crystals, etc. can be used. These may be used alone or in combination of two or more.
BRは、非変性BRでもよいし、変性BRでもよい。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。
変性BRとしては、上述の変性SBRと同様の官能基が導入された変性BRが挙げられる。
The BR may be unmodified BR or modified BR. These may be used alone or in combination of two or more kinds.
The modified BR may be a modified BR having a functional group similar to that of the modified SBR described above.
BRとしては、例えば、宇部興産(株)、JSR(株)、旭化成(株)、日本ゼオン(株)等の製品を使用できる。 As BR, products from, for example, Ube Industries, Ltd., JSR Corporation, Asahi Kasei Corporation, Nippon Zeon Corporation, etc. can be used.
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10質量%以上、更に好ましくは15質量%以上である。また、該含有量は、好ましくは50質量%以下、より好ましくは40質量%以下、更に好ましくは30質量%以下、特に好ましくは20質量%以下である。上記範囲内にすることで、良好な低燃費性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性の総合性能が得られる傾向がある。The BR content in 100% by mass of the rubber component is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, and even more preferably 15% by mass or more. The content is preferably 50% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, even more preferably 30% by mass or less, and particularly preferably 20% by mass or less. By keeping the content within the above range, good overall performance in terms of fuel economy, wet grip performance, and abrasion resistance tends to be obtained.
イソプレン系ゴムとしては、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、改質NR、変性NR、変性IR等が挙げられる。NRとしては、例えば、SIR20、RSS♯3、TSR20等、タイヤ工業において一般的なものを使用できる。IRとしては、特に限定されず、例えば、IR2200等、タイヤ工業において一般的なものを使用できる。改質NRとしては、脱タンパク質天然ゴム(DPNR)、高純度天然ゴム(UPNR)等、変性NRとしては、エポキシ化天然ゴム(ENR)、水素添加天然ゴム(HNR)、グラフト化天然ゴム等、変性IRとしては、エポキシ化イソプレンゴム、水素添加イソプレンゴム、グラフト化イソプレンゴム等、が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 Isoprene-based rubbers include natural rubber (NR), isoprene rubber (IR), modified NR, modified NR, modified IR, etc. NR can be, for example, SIR20, RSS#3, TSR20, etc., which are common in the tire industry. IR is not particularly limited, and can be, for example, IR2200, etc., which are common in the tire industry. Modified NR can be, for example, deproteinized natural rubber (DPNR), high-purity natural rubber (UPNR), etc. Modified NR can be, for example, epoxidized natural rubber (ENR), hydrogenated natural rubber (HNR), grafted natural rubber, etc. Modified IR can be, for example, epoxidized isoprene rubber, hydrogenated isoprene rubber, grafted isoprene rubber, etc. These can be used alone or in combination of two or more.
イソプレン系ゴムを配合する場合、その含有量は適宜選択すればよく、例えば、ゴム成分100質量%中、5~50質量%を選択できる。When isoprene-based rubber is compounded, its content can be selected appropriately; for example, 5 to 50 mass% per 100 mass% of the rubber component.
(シリカ)
シリカとしては、例えば、乾式法シリカ(無水シリカ)、湿式法シリカ(含水シリカ)などが挙げられる。なかでも、シラノール基が多いという理由から、湿式法シリカが好ましい。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
(silica)
Examples of silica include dry silica (anhydrous silica) and wet silica (hydrated silica). Among them, wet silica is preferred because it has a large number of silanol groups. These may be used alone or in combination of two or more.
シリカの含有量は、ゴム成分100質量部に対して、30質量部以上、好ましくは40質量部以上、より好ましくは50質量部以上、更に好ましくは60質量部以上、特に好ましくは75質量部以上である。下限以上にすることで、良好な耐摩耗性、ウェットグリップ性能が得られる傾向がある。該含有量の上限は、120質量部以下、好ましくは110質量部以下、より好ましくは105質量部以下、更に好ましくは100質量部以下である。上限以下にすることで、良好な低燃費性が得られる傾向がある。The silica content is 30 parts by mass or more, preferably 40 parts by mass or more, more preferably 50 parts by mass or more, even more preferably 60 parts by mass or more, and particularly preferably 75 parts by mass or more, per 100 parts by mass of the rubber component. By making the content above the lower limit, good abrasion resistance and wet grip performance tend to be obtained. The upper limit of the content is 120 parts by mass or less, preferably 110 parts by mass or less, more preferably 105 parts by mass or less, and even more preferably 100 parts by mass or less. By making the content below the upper limit, good fuel economy tends to be obtained.
シリカの窒素吸着比表面積(N2SA)は、好ましくは80m2/g以上、より好ましくは120m2/g以上、更に好ましくは150m2/g以上、特に好ましくは170m2/g以上である。下限以上にすることで、良好な耐摩耗性、ウェットグリップ性能が得られる傾向がある。また、シリカのN2SAは、好ましくは250m2/g以下、より好ましくは220m2/g以下、更に好ましくは200m2/g以下である。上限以下にすることで、良好な分散性、低燃費性が得られる傾向がある。
なお、シリカのN2SAは、ASTM D3037-93に準じてBET法で測定される値である。
The nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of silica is preferably 80 m 2 /g or more, more preferably 120 m 2 /g or more, even more preferably 150 m 2 /g or more, and particularly preferably 170 m 2 /g or more. By making it equal to or more than the lower limit, good wear resistance and wet grip performance tend to be obtained. In addition, the N 2 SA of silica is preferably 250 m 2 /g or less, more preferably 220 m 2 /g or less, and even more preferably 200 m 2 /g or less. By making it equal to or less than the upper limit, good dispersibility and low fuel consumption tend to be obtained.
The N 2 SA of silica is a value measured by the BET method in accordance with ASTM D3037-93.
シリカとしては、例えば、デグッサ社、ローディア社、東ソー・シリカ(株)、ソルベイジャパン(株)、(株)トクヤマ等の製品を使用できる。 As silica, for example, products from Degussa, Rhodia, Tosoh Silica Co., Ltd., Solvay Japan Co., Ltd., Tokuyama Corporation, etc. can be used.
(メルカプト系シランカップリング剤)
前記ゴム組成物は、シランカップリング剤としてメルカプト系シランカップリング剤を使用する。これにより、好適な加工を施すこと、シリカの分散性、シリカとシランカップリング剤の反応率を向上することが可能となり、ウェットグリップ性能や耐摩耗性能を損なわずに、優れた低燃費性を付与できる。
(Mercapto-based silane coupling agent)
The rubber composition uses a mercapto-based silane coupling agent as a silane coupling agent, which allows for suitable processing, improves the dispersibility of silica, and improves the reaction rate between silica and the silane coupling agent, thereby providing excellent fuel economy without impairing wet grip performance or wear resistance.
メルカプト系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、2質量部以上が好ましく、4質量部以上がより好ましく、6質量部以上が更に好ましく、8質量部以上が特に好ましい。下限以上であると、良好な低燃費性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性の総合性能が得られる傾向がある。また、上記含有量は、20質量部以下が好ましく、15質量部以下がより好ましく、10質量部以下が更に好ましい。上限以下であると、配合量に見合った効果が得られる傾向がある。The content of the mercapto-based silane coupling agent is preferably 2 parts by mass or more, more preferably 4 parts by mass or more, even more preferably 6 parts by mass or more, and particularly preferably 8 parts by mass or more, per 100 parts by mass of silica. If it is above the lower limit, good overall performance in terms of fuel economy, wet grip performance, and abrasion resistance tends to be obtained. In addition, the above content is preferably 20 parts by mass or less, more preferably 15 parts by mass or less, and even more preferably 10 parts by mass or less. If it is below the upper limit, an effect commensurate with the amount blended tends to be obtained.
メルカプト系シランカップリング剤としては、メルカプト基を有するシランカップリング剤、メルカプト基が保護化されているシランカップリング剤等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。Mercapto-based silane coupling agents include silane coupling agents having a mercapto group, silane coupling agents in which the mercapto group is protected, etc. These may be used alone or in combination of two or more.
好適なメルカプト系シランカップリング剤として、(i)下記式(2-1)で表されるシランカップリング剤、(ii)下記式(2-2)で示される結合単位Aと下記式(2-3)で示される結合単位Bとを含むシランカップリング剤等が挙げられる。
上記式(2-1)におけるR102、R105、R106、R107及びR108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、ナフチルメチル基等が挙げられる。
上記式(2-1)におけるR109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、ヘキシレン基等が挙げられ、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等が挙げられる。
Specific examples of R 102 , R 105 , R 106 , R 107 and R 108 in the above formula (2-1) include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a sec-butyl group, a tert-butyl group, a pentyl group, a hexyl group, an octyl group, a decyl group, a dodecyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a vinyl group, a propenyl group, an allyl group, a hexenyl group, an octenyl group, a cyclopentenyl group, a cyclohexenyl group, a phenyl group, a tolyl group, a xylyl group, a naphthyl group, a benzyl group, a phenethyl group and a naphthylmethyl group.
Examples of R 109 in the above formula (2-1) include linear alkylene groups such as methylene, ethylene, n-propylene, n-butylene, and hexylene groups, and branched alkylene groups such as isopropylene, isobutylene, and 2-methylpropylene groups.
上記式(2-1)で表される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等を挙げることができる。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社製のNXT)が特に好ましい。上記シランカップリング剤は、単独で用いても、2種以上を併用してもよい。 Specific examples of silane coupling agents represented by the above formula (2-1) include 3-hexanoylthiopropyltriethoxysilane, 3-octanoylthiopropyltriethoxysilane, 3-decanoylthiopropyltriethoxysilane, 3-lauroylthiopropyltriethoxysilane, 2-hexanoylthioethyltriethoxysilane, 2-octanoylthioethyltriethoxysilane, 2-decanoylthioethyltriethoxysilane, 2-lauroylthioethyltriethoxysilane, 3-hexanoylthiopropyltrimethoxysilane, 3-octanoylthiopropyltrimethoxysilane, 3-decanoylthiopropyltrimethoxysilane, 3-lauroylthiopropyltrimethoxysilane, 2-hexanoylthioethyltrimethoxysilane, 2-octanoylthioethyltrimethoxysilane, 2-decanoylthioethyltrimethoxysilane, 2-lauroylthioethyltrimethoxysilane, and the like. Among these, 3-octanoylthiopropyltriethoxysilane (NXT manufactured by Momentive Corp.) is particularly preferred. The above silane coupling agents may be used alone or in combination of two or more kinds.
式(2-2)で示される結合単位Aと式(2-3)で示される結合単位Bとを含むシランカップリング剤は、ビス-(3-トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィドなどのポリスルフィドシランに比べ、加工中の粘度上昇が抑制される。これは結合単位Aのスルフィド部分がC-S-C結合であるため、テトラスルフィドやジスルフィドに比べ熱的に安定であることから、ムーニー粘度の上昇が少ないためと考えられる。A silane coupling agent containing the bond unit A represented by formula (2-2) and the bond unit B represented by formula (2-3) shows less increase in viscosity during processing than polysulfide silanes such as bis-(3-triethoxysilylpropyl)tetrasulfide. This is thought to be because the sulfide portion of the bond unit A is a C-S-C bond, which is more thermally stable than tetrasulfides and disulfides, resulting in less increase in Mooney viscosity.
また、3-メルカプトプロピルトリメトキシシランなどのメルカプトシランに比べ、スコーチ時間の短縮が抑制される。これは、結合単位Aはメルカプトシランの構造を持っているが、結合単位Aの-C7H15部分が結合単位Bの-SH基を覆うため、ポリマーと反応しにくく、スコーチが発生しにくいためと考えられる。 In addition, the scorch time is suppressed compared to mercaptosilanes such as 3-mercaptopropyltrimethoxysilane. This is thought to be because although the bonding unit A has a mercaptosilane structure, the -C7H15 portion of the bonding unit A covers the -SH group of the bonding unit B, making it difficult to react with the polymer and causing scorch.
上記構造のシランカップリング剤において、結合単位Aの含有量は、好ましくは30モル%以上、より好ましくは50モル%以上であり、好ましくは99モル%以下、より好ましくは90モル%以下である。また、結合単位Bの含有量は、シリカとの反応性の観点から、好ましくは1モル%以上、より好ましくは5モル%以上、更に好ましくは10モル%以上であり、好ましくは70モル%以下、より好ましくは65モル%以下、更に好ましくは55モル%以下である。また、結合単位A及びBの合計含有量は、好ましくは95モル%以上、より好ましくは98モル%以上、特に好ましくは100モル%である。
なお、結合単位A、Bの含有量は、結合単位A、Bがシランカップリング剤の末端に位置する場合も含む量である。結合単位A、Bがシランカップリング剤の末端に位置する場合の形態は特に限定されず、結合単位A、Bを示す式(2-2)、(2-3)と対応するユニットを形成していればよい。
In the silane coupling agent of the above structure, the content of bond unit A is preferably 30 mol% or more, more preferably 50 mol% or more, preferably 99 mol% or less, more preferably 90 mol% or less.In addition, from the viewpoint of reactivity with silica, the content of bond unit B is preferably 1 mol% or more, more preferably 5 mol% or more, even more preferably 10 mol% or more, preferably 70 mol% or less, more preferably 65 mol% or less, even more preferably 55 mol% or less.In addition, the total content of bond unit A and B is preferably 95 mol% or more, more preferably 98 mol% or more, particularly preferably 100 mol%.
The content of the bond units A and B includes the case where the bond units A and B are located at the terminals of the silane coupling agent. When the bond units A and B are located at the terminals of the silane coupling agent, the form is not particularly limited, and it is sufficient that the bond units A and B form units corresponding to the formulas (2-2) and (2-3) representing the bond units A and B.
R201のハロゲンとしては、塩素、臭素、フッ素などがあげられる。 Examples of the halogen atom for R 201 include chlorine, bromine, and fluorine.
R201の分岐若しくは非分岐の炭素数1~30のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、iso-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、へキシル基、へプチル基、2-エチルヘキシル基、オクチル基、ノニル基、デシル基などがあげられる。該アルキル基の炭素数は、好ましくは1~12である。 Examples of the branched or unbranched alkyl group having 1 to 30 carbon atoms for R 201 include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a sec-butyl group, a tert-butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a heptyl group, a 2-ethylhexyl group, an octyl group, a nonyl group, a decyl group, etc. The number of carbon atoms in the alkyl group is preferably 1 to 12.
R201の分岐若しくは非分岐の炭素数2~30のアルケニル基としては、ビニル基、1-プロペニル基、2-プロペニル基、1-ブテニル基、2-ブテニル基、1-ペンテニル基、2-ペンテニル基、1-ヘキセニル基、2-ヘキセニル基、1-オクテニル基などがあげられる。該アルケニル基の炭素数は、好ましくは2~12である。 Examples of the branched or unbranched alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms for R 201 include a vinyl group, a 1-propenyl group, a 2-propenyl group, a 1-butenyl group, a 2-butenyl group, a 1-pentenyl group, a 2-pentenyl group, a 1-hexenyl group, a 2-hexenyl group, a 1-octenyl group, etc. The number of carbon atoms in the alkenyl group is preferably 2 to 12.
R201の分岐若しくは非分岐の炭素数2~30のアルキニル基としては、エチニル基、プロピニル基、ブチニル基、ペンチニル基、ヘキシニル基、へプチニル基、オクチニル基、ノニニル基、デシニル基、ウンデシニル基、ドデシニル基などがあげられる。該アルキニル基の炭素数は、好ましくは2~12である。 Examples of the branched or unbranched alkynyl group having 2 to 30 carbon atoms for R 201 include an ethynyl group, a propynyl group, a butynyl group, a pentynyl group, a hexynyl group, a heptynyl group, an octynyl group, a nonynyl group, a decynyl group, an undecynyl group, a dodecynyl group, etc. The number of carbon atoms in the alkynyl group is preferably 2 to 12.
R202の分岐若しくは非分岐の炭素数1~30のアルキレン基としては、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、へプチレン基、オクチレン基、ノニレン基、デシレン基、ウンデシレン基、ドデシレン基、トリデシレン基、テトラデシレン基、ペンタデシレン基、ヘキサデシレン基、ヘプタデシレン基、オクタデシレン基などがあげられる。該アルキレン基の炭素数は、好ましくは1~12である。 Examples of the branched or unbranched alkylene group having 1 to 30 carbon atoms for R 202 include an ethylene group, a propylene group, a butylene group, a pentylene group, a hexylene group, a heptylene group, an octylene group, a nonylene group, a decylene group, an undecylene group, a dodecylene group, a tridecylene group, a tetradecylene group, a pentadecylene group, a hexadecylene group, a heptadecylene group, an octadecylene group, etc. The number of carbon atoms in the alkylene group is preferably 1 to 12.
R202の分岐若しくは非分岐の炭素数2~30のアルケニレン基としては、ビニレン基、1-プロペニレン基、2-プロペニレン基、1-ブテニレン基、2-ブテニレン基、1-ペンテニレン基、2-ペンテニレン基、1-ヘキセニレン基、2-ヘキセニレン基、1-オクテニレン基などがあげられる。該アルケニレン基の炭素数は、好ましくは2~12である。 Examples of the branched or unbranched alkenylene group having 2 to 30 carbon atoms for R 202 include a vinylene group, a 1-propenylene group, a 2-propenylene group, a 1-butenylene group, a 2-butenylene group, a 1-pentenylene group, a 2-pentenylene group, a 1-hexenylene group, a 2-hexenylene group, a 1-octenylene group, etc. The number of carbon atoms in the alkenylene group is preferably 2 to 12.
R202の分岐若しくは非分岐の炭素数2~30のアルキニレン基としては、エチニレン基、プロピニレン基、ブチニレン基、ペンチニレン基、ヘキシニレン基、へプチニレン基、オクチニレン基、ノニニレン基、デシニレン基、ウンデシニレン基、ドデシニレン基などがあげられる。該アルキニレン基の炭素数は、好ましくは2~12である。 Examples of the branched or unbranched alkynylene group having 2 to 30 carbon atoms for R 202 include an ethynylene group, a propynylene group, a butynylene group, a pentynylene group, a hexynylene group, a heptynylene group, an octynylene group, a nonynylene group, a decynylene group, an undecynylene group, a dodecynylene group, etc. The number of carbon atoms in the alkynylene group is preferably 2 to 12.
式(2-2)で示される結合単位Aと式(2-3)で示される結合単位Bとを含むシランカップリング剤において、結合単位Aの繰り返し数(xb)と結合単位Bの繰り返し数(yb)の合計の繰り返し数(xb+yb)は、3~300の範囲が好ましい。この範囲内であると、結合単位Bのメルカプトシランを、結合単位Aの-C7H15が覆うため、スコーチタイムが短くなることを抑制できるとともに、シリカやゴム成分との良好な反応性を確保することができる。 In a silane coupling agent containing a bonding unit A represented by formula (2-2) and a bonding unit B represented by formula (2-3), the total number of repetitions (xb+yb) of the bonding unit A and the bonding unit B is preferably in the range of 3 to 300. Within this range, the mercaptosilane of the bonding unit B is covered by -C 7 H 15 of the bonding unit A, so that the scorch time can be prevented from being shortened and good reactivity with silica and rubber components can be ensured.
式(2-2)で示される結合単位Aと式(2-3)で示される結合単位Bとを含むシランカップリング剤としては、例えば、Momentive社製のNXT-Z30、NXT-Z45、NXT-Z60などを使用することができる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 As a silane coupling agent containing a bond unit A represented by formula (2-2) and a bond unit B represented by formula (2-3), for example, NXT-Z30, NXT-Z45, NXT-Z60, etc. manufactured by Momentive Corp. can be used. These may be used alone or in combination of two or more kinds.
メルカプト系シランカップリング剤として、(iii)下記式(2-4)で表されるシランカップリング剤も好適に使用できる。 As a mercapto-based silane coupling agent, (iii) a silane coupling agent represented by the following formula (2-4) can also be suitably used.
R6~R8は、分岐若しくは非分岐の炭素数1~12のアルキル基、分岐若しくは非分岐の炭素数1~12のアルコキシ基、又は-O-(R111-O)z-R112で表される基を表す。R6~R8は、少なくとも1つが-O-(R111-O)z-R112で表される基であることが好ましく、2つが-O-(R111-O)z-R112で表される基であり、かつ、1つが分岐若しくは非分岐の炭素数1~12のアルコキシ基であることがより好ましい。 R 6 to R 8 represent a branched or unbranched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a branched or unbranched alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, or a group represented by -O-(R 111 -O) z -R 112. It is preferable that at least one of R 6 to R 8 is a group represented by -O-(R 111 -O) z -R 112 , and it is more preferable that two of them are groups represented by -O-(R 111 -O) z -R 112 and one of them is a branched or unbranched alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms.
R6~R8の分岐若しくは非分岐の炭素数1~12(好ましくは炭素数1~5)のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、iso-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、へキシル基、へプチル基、2-エチルヘキシル基、オクチル基、ノニル基などがあげられる。 Examples of the branched or unbranched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms (preferably 1 to 5 carbon atoms) for R 6 to R 8 include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a sec-butyl group, a tert-butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a heptyl group, a 2-ethylhexyl group, an octyl group, and a nonyl group.
R6~R8の分岐若しくは非分岐の炭素数1~12(好ましくは炭素数1~5)のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトシキ基、n-プロポキシ基、イソプロポキシ基、n-ブトキシ基、iso-ブトキシ基、sec-ブトシキ基、tert-ブトシキ基、ペンチルオキシ基、へキシルオキシ基、へプチルオキシ基、2-エチルヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ノニルオキシ基などがあげられる。 Examples of the branched or unbranched alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms (preferably 1 to 5 carbon atoms) for R 6 to R 8 include a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an isopropoxy group, an n-butoxy group, an iso-butoxy group, a sec-butoxy group, a tert-butoxy group, a pentyloxy group, a hexyloxy group, a heptyloxy group, a 2-ethylhexyloxy group, an octyloxy group, and a nonyloxy group.
R6~R8の-O-(R111-O)z-R112において、R111は、分岐若しくは非分岐の炭素数1~30(好ましくは炭素数1~15、より好ましくは炭素数1~3)の2価の炭化水素基を表す。
該炭化水素基としては、例えば、分岐若しくは非分岐の炭素数1~30のアルキレン基、分岐若しくは非分岐の炭素数2~30のアルケニレン基、分岐若しくは非分岐の炭素数2~30のアルキニレン基、炭素数6~30のアリーレン基などがあげられる。中でも、分岐若しくは非分岐の炭素数1~30のアルキレン基が好ましい。
In —O—(R 111 —O) z —R 112 of R 6 to R 8 , R 111 represents a branched or unbranched divalent hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms (preferably 1 to 15 carbon atoms, more preferably 1 to 3 carbon atoms).
Examples of the hydrocarbon group include a branched or unbranched alkylene group having 1 to 30 carbon atoms, a branched or unbranched alkenylene group having 2 to 30 carbon atoms, a branched or unbranched alkynylene group having 2 to 30 carbon atoms, and an arylene group having 6 to 30 carbon atoms. Among these, a branched or unbranched alkylene group having 1 to 30 carbon atoms is preferred.
R111の分岐若しくは非分岐の炭素数1~30(好ましくは炭素数1~15、より好ましくは炭素数1~3)のアルキレン基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、へプチレン基、オクチレン基、ノニレン基、デシレン基、ウンデシレン基、ドデシレン基、トリデシレン基、テトラデシレン基、ペンタデシレン基、ヘキサデシレン基、ヘプタデシレン基、オクタデシレン基などがあげられる。 Examples of the branched or unbranched alkylene group having 1 to 30 carbon atoms (preferably 1 to 15 carbon atoms, more preferably 1 to 3 carbon atoms) for R 111 include a methylene group, ethylene group, propylene group, butylene group, pentylene group, hexylene group, heptylene group, octylene group, nonylene group, decylene group, undecylene group, dodecylene group, tridecylene group, tetradecylene group, pentadecylene group, hexadecylene group, heptadecylene group, and octadecylene group.
R111の分岐若しくは非分岐の炭素数2~30(好ましくは炭素数2~15、より好ましくは炭素数2~3)のアルケニレン基としては、例えば、ビニレン基、1-プロペニレン基、2-プロペニレン基、1-ブテニレン基、2-ブテニレン基、1-ペンテニレン基、2-ペンテニレン基、1-ヘキセニレン基、2-ヘキセニレン基、1-オクテニレン基などがあげられる。 Examples of the branched or unbranched alkenylene group having 2 to 30 carbon atoms (preferably 2 to 15 carbon atoms, more preferably 2 to 3 carbon atoms) for R 111 include a vinylene group, a 1-propenylene group, a 2-propenylene group, a 1-butenylene group, a 2-butenylene group, a 1-pentenylene group, a 2-pentenylene group, a 1-hexenylene group, a 2-hexenylene group, and a 1-octenylene group.
R111の分岐若しくは非分岐の炭素数2~30(好ましくは炭素数2~15、より好ましくは炭素数2~3)のアルキニレン基としては、例えば、エチニレン基、プロピニレン基、ブチニレン基、ペンチニレン基、ヘキシニレン基、へプチニレン基、オクチニレン基、ノニニレン基、デシニレン基、ウンデシニレン基、ドデシニレン基などがあげられる。 Examples of the branched or unbranched alkynylene group having 2 to 30 carbon atoms (preferably 2 to 15 carbon atoms, more preferably 2 to 3 carbon atoms) for R 111 include an ethynylene group, a propynylene group, a butynylene group, a pentynylene group, a hexynylene group, a heptynylene group, an octynylene group, a nonynylene group, a decynylene group, an undecynylene group, and a dodecynylene group.
R111の炭素数6~30(好ましくは炭素数6~15)のアリーレン基としては、例えば、フェニレン基、トリレン基、キシリレン基、ナフチレン基などがあげられる。 Examples of the arylene group having 6 to 30 carbon atoms (preferably 6 to 15 carbon atoms) for R 111 include a phenylene group, a tolylene group, a xylylene group, and a naphthylene group.
zは1~30(好ましくは2~20、より好ましくは3~7、さらに好ましくは5~6)の整数を表す。 z represents an integer from 1 to 30 (preferably from 2 to 20, more preferably from 3 to 7, and even more preferably from 5 to 6).
R112は、分岐若しくは非分岐の炭素数1~30のアルキル基、分岐若しくは非分岐の炭素数2~30のアルケニル基、炭素数6~30のアリール基又は炭素数7~30のアラルキル基を表す。中でも、分岐若しくは非分岐の炭素数1~30のアルキル基が好ましい。 R 112 represents a branched or unbranched alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, a branched or unbranched alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms, an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, or an aralkyl group having 7 to 30 carbon atoms. Among these, a branched or unbranched alkyl group having 1 to 30 carbon atoms is preferable.
R112の分岐若しくは非分岐の炭素数1~30(好ましくは炭素数3~25、より好ましくは炭素数10~15)のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、iso-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、へキシル基、へプチル基、2-エチルヘキシル基、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、オクタデシル基などがあげられる。 Examples of the branched or unbranched alkyl group having 1 to 30 carbon atoms (preferably having 3 to 25 carbon atoms, more preferably having 10 to 15 carbon atoms) for R 112 include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a sec-butyl group, a tert-butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a heptyl group, a 2-ethylhexyl group, an octyl group, a nonyl group, a decyl group, an undecyl group, a dodecyl group, a tridecyl group, a tetradecyl group, a pentadecyl group, and an octadecyl group.
R112の分岐若しくは非分岐の炭素数2~30(好ましくは炭素数3~25、より好ましくは炭素数10~15)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、2-プロペニル基、1-ブテニル基、2-ブテニル基、1-ペンテニル基、2-ペンテニル基、1-ヘキセニル基、2-ヘキセニル基、1-オクテニル基、デセニル基、ウンデセニル基、ドデセニル基、トリデセニル基、テトラデセニル基、ペンタデセニル基、オクタデセニル基などがあげられる。 Examples of the branched or unbranched alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms (preferably having 3 to 25 carbon atoms, more preferably having 10 to 15 carbon atoms) for R 112 include a vinyl group, a 1-propenyl group, a 2-propenyl group, a 1-butenyl group, a 2-butenyl group, a 1-pentenyl group, a 2-pentenyl group, a 1-hexenyl group, a 2-hexenyl group, a 1-octenyl group, a decenyl group, an undecenyl group, a dodecenyl group, a tridecenyl group, a tetradecenyl group, a pentadecenyl group, and an octadecenyl group.
R112の炭素数6~30(好ましくは炭素数10~20)のアリール基としては、例えば、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、ビフェニル基などがあげられる。 Examples of the aryl group having 6 to 30 carbon atoms (preferably 10 to 20 carbon atoms) for R 112 include a phenyl group, a tolyl group, a xylyl group, a naphthyl group, and a biphenyl group.
R112の炭素数7~30(好ましくは炭素数10~20)のアラルキル基としては、ベンジル基、フェネチル基などがあげられる。 Examples of the aralkyl group having 7 to 30 carbon atoms (preferably 10 to 20 carbon atoms) for R 112 include a benzyl group and a phenethyl group.
-O-(R111-O)z-R112で表される基の具体例としては、例えば、-O-(C2H4-O)5-C11H23、-O-(C2H4-O)5-C12H25、-O-(C2H4-O)5-C13H27、-O-(C2H4-O)5-C14H29、-O-(C2H4-O)5-C15H31、-O-(C2H4-O)3-C13H27、-O-(C2H4-O)4-C13H27、-O-(C2H4-O)6-C13H27、-O-(C2H4-O)7-C13H27などがあげられる。中でも、-O-(C2H4-O)5-C11H23、-O-(C2H4-O)5-C13H27、-O-(C2H4-O)5-C15H31、-O-(C2H4-O)6-C13H27が好ましい。 Specific examples of the group represented by -O-(R 111 -O) z -R 112 include, for example, -O-(C 2 H 4 -O) 5 -C 11 H 23 , -O-(C 2 H 4 -O) 5 -C 12 H 25 , -O-(C 2 H 4 -O) 5 -C 13 H 27 , -O-(C 2 H 4 -O) 5 -C 14 H 29 , -O-(C 2 H 4 -O) 5 -C 15 H 31 , -O-(C 2 H 4 -O) 3 -C 13 H 27 , -O-(C 2 H 4 -O) 4 -C 13 H 27 , -O-(C 2H4 - O) 6 - C13H27 , -O-( C2H4 - O ) 7 -C13H27 , etc. Among these, -O-( C2H4 - O) 5 - C11H23 , -O- ( C2H4 -O) 5 -C13H27 , -O-( C2H4 - O ) 5 - C15H31 , -O-( C2H4 - O) 6 - C13H27 are preferred.
R9の分岐若しくは非分岐の炭素数1~6(好ましくは炭素数1~5)のアルキレン基としては、例えば、R111の分岐若しくは非分岐の炭素数1~30のアルキレン基と同様の基をあげることができる。 Examples of the branched or unbranched alkylene group having 1 to 6 carbon atoms (preferably 1 to 5 carbon atoms) for R 9 include the same groups as the branched or unbranched alkylene group having 1 to 30 carbon atoms for R 111 .
上記式(2-4)で表される化合物としては、例えば、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や、下記式で表される化合物(EVONIK-DEGUSSA社製のSi363)などがあげられ、下記式で表される化合物を好適に使用できる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
なお、メルカプト系シランカップリング剤の市販品としては、デグッサ社、Momentive社、信越シリコーン(株)、東京化成工業(株)、アヅマックス(株)、東レ・ダウコーニング(株)等の製品を使用できる。Commercially available mercapto-based silane coupling agents include products from Degussa, Momentive, Shin-Etsu Silicones, Tokyo Chemical Industry, Azumax, and Dow Corning Toray.
(他のシランカップリング剤)
前記ゴム組成物は、メルカプト系シランカップリング剤以外の他のシランカップリング剤を更に含んでもよい。他のシランカップリング剤を適宜併用することで、良好な加工性を付与しつつ、メルカプト系シランカップリング剤の使用による効果が好適に得られる。
(Other silane coupling agents)
The rubber composition may further contain a silane coupling agent other than the mercapto-based silane coupling agent. By using the other silane coupling agent in combination, the effect of using the mercapto-based silane coupling agent can be suitably obtained while imparting good processability.
メルカプト系シランカップリング剤及び他のシランカップリング剤を併用する場合、その混合比(メルカプト系シランカップリング剤の含有量/他のシランカップリング剤の含有量(質量比))は、低燃費性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性の総合性能の観点から、好ましくは5/95~50/50、より好ましくは5/95~35/65、更に好ましくは5/95~25/75である。When a mercapto-based silane coupling agent and another silane coupling agent are used in combination, the mixing ratio (content of mercapto-based silane coupling agent/content of other silane coupling agent (mass ratio)) is preferably 5/95 to 50/50, more preferably 5/95 to 35/65, and even more preferably 5/95 to 25/75, from the viewpoint of overall performance such as fuel economy, wet grip performance, and abrasion resistance.
シランカップリング剤の含有量(メルカプト系シランカップリング剤及び他のシランカップリング剤の合計含有量)は、シリカ100質量部に対して、2質量部以上が好ましく、4質量部以上がより好ましく、6質量部以上が更に好ましく、8質量部以上が特に好ましい。下限以上であると、良好な低燃費性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性の総合性能が得られる傾向がある。また、上記含有量は、20質量部以下が好ましく、15質量部以下がより好ましく、10質量部以下が更に好ましい。上限以下であると、配合量に見合った効果が得られる傾向がある。The content of the silane coupling agent (total content of mercapto-based silane coupling agent and other silane coupling agents) is preferably 2 parts by mass or more, more preferably 4 parts by mass or more, even more preferably 6 parts by mass or more, and particularly preferably 8 parts by mass or more, per 100 parts by mass of silica. If it is above the lower limit, good overall performance in terms of fuel economy, wet grip performance, and abrasion resistance tends to be obtained. Furthermore, the above content is preferably 20 parts by mass or less, more preferably 15 parts by mass or less, and even more preferably 10 parts by mass or less. If it is below the upper limit, an effect commensurate with the amount blended tends to be obtained.
他のシランカップリング剤としては、特に限定されず、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(2-トリエトキシシリルエチル)テトラスルフィド、ビス(4-トリエトキシシリルブチル)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、ビス(2-トリエトキシシリルエチル)トリスルフィド、ビス(4-トリメトキシシリルブチル)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)ジスルフィド、ビス(4-トリエトキシシリルブチル)ジスルフィド、ビス(3-トリメトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(2-トリメトキシシリルエチル)ジスルフィド、ビス(4-トリメトキシシリルブチル)ジスルフィド、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、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、などのスルフィド系シランカップリング剤;ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシランなどのビニル系シランカップリング剤;3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシランなどのアミノ系シランカップリング剤;γ-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシランなどのグリシドキシ系シランカップリング剤;3-ニトロプロピルトリメトキシシラン、3-ニトロプロピルトリエトキシシランなどのニトロ系シランカップリング剤;3-クロロプロピルトリメトキシシラン、3-クロロプロピルトリエトキシシランなどのクロロ系シランカップリング剤;ポリマー型のアルコキシオリゴマータイプや多官能基タイプシランカップリング剤;等が挙げられる。 Other silane coupling agents are not particularly limited, and examples thereof include bis(3-triethoxysilylpropyl)tetrasulfide, bis(2-triethoxysilylethyl)tetrasulfide, bis(4-triethoxysilylbutyl)tetrasulfide, bis(3-trimethoxysilylpropyl)tetrasulfide, bis(2-trimethoxysilylethyl)tetrasulfide, bis(2-triethoxysilylethyl)trisulfide, bis(4-trimethoxysilylbutyl)trisulfide, bis(3-triethoxysilylpropyl)disulfide, bis(2-triethoxysilylethyl)disulfide, bis(4-triethoxysilylbutyl)disulfide, bis(3-trimethoxysilylpropyl)disulfide, bis(2-trimethoxysilylethyl)disulfide, bis(4-trimethoxysilylbutyl)disulfide, bis(3-trimethoxysilylpropyl)disulfide, bis(2-trimethoxysilylethyl)disulfide, bis(4-trimethoxysilylbutyl)disulfide, 3-trimethoxysilylpropyl-N,N-dimethylthiocarbamoyltetrasulfide sulfide-based silane coupling agents such as vinyl triethoxysilane and vinyl trimethoxysilane; amino-based silane coupling agents such as 3-aminopropyl triethoxysilane and 3-aminopropyl trimethoxysilane; glycidoxy-based silane coupling agents such as γ-glycidoxypropyl triethoxysilane and γ-glycidoxypropyl trimethoxysilane; nitro-based silane coupling agents such as 3-nitropropyl trimethoxysilane and 3-nitropropyl triethoxysilane; chloro-based silane coupling agents such as 3-chloropropyl trimethoxysilane and 3-chloropropyl triethoxysilane; polymer-type alkoxy oligomer type and multifunctional group type silane coupling agents;
他のシランカップリング剤のなかでも、低燃費性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性の総合性能の観点から、ポリマー型のアルコキシオリゴマータイプや多官能基タイプシランカップリング剤が好ましい。具体的には、エポキシ基を有するメトキシ・エトキシ基含有オリゴマー型シランカップリング剤(信越シリコーン社製KR-517等)、エポキシ基を有するメトキシ基含有オリゴマー型シランカップリング剤(信越シリコーン社製KR-516等)、メルカプト基を有するメトキシ・エトキシ基含有オリゴマー型シランカップリング剤(信越シリコーン社製X-41-1805等)、メルカプト基を有するメトキシ基含有オリゴマー型シランカップリング剤(信越シリコーン社製X-41-1810等)、アミノ基を有するエトキシ基含有多官能基型シランカップリング剤(信越シリコーン社製X-12-972F等)、エポキシ基を有するエトキシ基含有多官能基型シランカップリング剤(信越シリコーン社製X-12-981S等)、エポキシ基を有するエトキシ基含有多官能基型シランカップリング剤(信越シリコーン社製X-12-984S等)、メルカプト基を有するメトキシ基含有多官能基型シランカップリング剤(信越シリコーン社製X-12-1154等)、イソシアネート基を有するメトキシ基含有多官能基型シランカップリング剤(信越シリコーン社製X-12-1252等)、などが挙げられる。Among other silane coupling agents, polymer-type alkoxy oligomer type and multifunctional group type silane coupling agents are preferred from the viewpoint of overall performance such as low fuel consumption, wet grip performance, and abrasion resistance. Specifically, methoxy/ethoxy group-containing oligomer type silane coupling agents having epoxy groups (KR-517 manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd., etc.), methoxy group-containing oligomer type silane coupling agents having epoxy groups (KR-516 manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd., etc.), methoxy/ethoxy group-containing oligomer type silane coupling agents having mercapto groups (X-41-1805 manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd., etc.), methoxy group-containing oligomer type silane coupling agents having mercapto groups (X-41-1810 manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd., etc.), ethoxy group-containing multifunctional group type silane coupling agents having amino groups, coupling agents (such as X-12-972F manufactured by Shin-Etsu Silicones), ethoxy group-containing multifunctional group type silane coupling agents having epoxy groups (such as X-12-981S manufactured by Shin-Etsu Silicones), ethoxy group-containing multifunctional group type silane coupling agents having epoxy groups (such as X-12-984S manufactured by Shin-Etsu Silicones), methoxy group-containing multifunctional group type silane coupling agents having mercapto groups (such as X-12-1154 manufactured by Shin-Etsu Silicones), and methoxy group-containing multifunctional group type silane coupling agents having isocyanate groups (such as X-12-1252 manufactured by Shin-Etsu Silicones).
(カーボンブラック)
前記ゴム組成物は、耐摩耗性、ウェットグリップ性能等の観点から、カーボンブラックを含むことが好ましい。カーボンブラックとしては、GPF、FEF、HAF、ISAF、SAF等が挙げられるが、特に限定されない。市販品としては、旭カーボン(株)、キャボットジャパン(株)、東海カーボン(株)、三菱ケミカル(株)、ライオン(株)、新日化カーボン(株)、コロンビアカーボン社等の製品を使用できる。
(Carbon Black)
The rubber composition preferably contains carbon black from the viewpoint of abrasion resistance, wet grip performance, etc. Examples of carbon black include, but are not limited to, GPF, FEF, HAF, ISAF, SAF, etc. Commercially available products include those from Asahi Carbon Co., Ltd., Cabot Japan Co., Ltd., Tokai Carbon Co., Ltd., Mitsubishi Chemical Co., Ltd., Lion Co., Ltd., Shin-Nichika Carbon Co., Ltd., Columbia Carbon Co., Ltd., etc.
カーボンブラックの含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは3質量部以上、より好ましくは5質量部以上、更に好ましくは10質量部以上である。下限以上にすることで、耐摩耗性、ウェットグリップ性能等の向上効果が得られる傾向がある。また、該カーボンブラックの含有量は、好ましくは50質量部以下、より好ましくは30質量部以下、更に好ましくは20質量部以下である。上限以下にすることで、良好な低燃費性等が得られる傾向がある。The carbon black content is preferably 3 parts by mass or more, more preferably 5 parts by mass or more, and even more preferably 10 parts by mass or more, per 100 parts by mass of the rubber component. By making it above the lower limit, there is a tendency to obtain improved effects such as abrasion resistance and wet grip performance. In addition, the carbon black content is preferably 50 parts by mass or less, more preferably 30 parts by mass or less, and even more preferably 20 parts by mass or less. By making it below the upper limit, there is a tendency to obtain good fuel efficiency, etc.
カーボンブラックの窒素吸着比表面積(N2SA)は、65m2/g以上が好ましく、90m2/g以上がより好ましく、105m2/g以上が更に好ましく、110m2/g以上が特に好ましく、また、250m2/g以下が好ましく、150m2/g以下がより好ましく、130m2/g以下が更に好ましい。上記範囲内にすることで、良好な低燃費性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性の総合性能が得られる傾向がある。
なお、カーボンブラックの窒素吸着比表面積は、JIS K 6217-2:2001に準拠して求められる。
The nitrogen adsorption specific surface area ( N2SA ) of carbon black is preferably 65 m2 /g or more, more preferably 90 m2 /g or more, even more preferably 105 m2 /g or more, particularly preferably 110 m2 /g or more, and is preferably 250 m2 /g or less, more preferably 150 m2 /g or less, and even more preferably 130 m2 /g or less. By keeping it within the above range, there is a tendency to obtain good overall performance in terms of fuel economy, wet grip performance, and abrasion resistance.
The nitrogen adsorption specific surface area of carbon black is determined in accordance with JIS K 6217-2:2001.
カーボンブラックのジブチルフタレート吸油量(DBP)吸油量は、50ml/100g以上が好ましく、90ml/100g以上がより好ましく、105ml/100g以上が更に好ましく、110ml/100g以上が特に好ましく、また、250ml/100g以下が好ましく、150ml/100g以下がより好ましく、135ml/100g以下が更に好ましい。上記範囲内にすることで、良好な低燃費性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性の総合性能が得られる傾向がある。
なお、カーボンブラックのDBP吸油量は、JIS K6217-4:2001に準拠して測定される。
The dibutyl phthalate oil absorption (DBP) of the carbon black is preferably 50 ml/100 g or more, more preferably 90 ml/100 g or more, even more preferably 105 ml/100 g or more, and particularly preferably 110 ml/100 g or more, and is preferably 250 ml/100 g or less, more preferably 150 ml/100 g or less, and even more preferably 135 ml/100 g or less. By keeping it within the above range, there is a tendency that good overall performance such as low fuel consumption, wet grip performance, and abrasion resistance can be obtained.
The DBP oil absorption of carbon black is measured in accordance with JIS K6217-4:2001.
(液体可塑剤)
前記ゴム組成物は、各種タイヤ物性の観点から、液体可塑剤を含むことが好ましい。
液体可塑剤は、常温(25℃)で液体状態の可塑剤であれば特に限定されず、オイル、液状ジエン系重合体、液状樹脂等が挙げられる。なかでも、加工性等の観点からオイルが好ましい。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
(Liquid plasticizer)
From the viewpoint of various physical properties of a tire, the rubber composition preferably contains a liquid plasticizer.
The liquid plasticizer is not particularly limited as long as it is a plasticizer that is in a liquid state at room temperature (25° C.), and examples thereof include oil, liquid diene polymer, liquid resin, etc. Among them, oil is preferred from the viewpoint of processability, etc. These may be used alone or in combination of two or more kinds.
液体可塑剤の含有量(総量)は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは3質量部以上、より好ましくは5質量部以上、更に好ましくは7質量部以上、特に好ましくは10質量部以上、最も好ましくは15質量部以上である。下限以上にすることで、良好な加工性が得られる傾向がある。また、該含有量は、好ましくは50質量部以下、より好ましくは30質量部以下、更に好ましくは25質量部以下である。上限以下にすることで、良好な耐摩耗性が得られる傾向がある。なお、液体可塑剤の含有量には、ゴム(油展ゴム)に含まれるオイル(伸展油)の量も含まれる。The content (total amount) of liquid plasticizer is preferably 3 parts by mass or more, more preferably 5 parts by mass or more, even more preferably 7 parts by mass or more, particularly preferably 10 parts by mass or more, and most preferably 15 parts by mass or more, per 100 parts by mass of the rubber component. By making it above the lower limit, good processability tends to be obtained. In addition, the content is preferably 50 parts by mass or less, more preferably 30 parts by mass or less, and even more preferably 25 parts by mass or less. By making it below the upper limit, good abrasion resistance tends to be obtained. The content of liquid plasticizer also includes the amount of oil (extending oil) contained in the rubber (oil-extended rubber).
オイルとしては、前記伸展油の他、パラフィン系プロセスオイル、アロマ系プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイルなどのプロセスオイル、TDAE、MES等の低PCA(多環式芳香族)プロセスオイル、植物油脂、及びこれらの混合物等、従来公知のオイルを使用できる。植物油脂としては、ひまし油、綿実油、あまに油、なたね油、大豆油、パーム油、やし油、落花生油、ロジン、パインオイル、パインタール、トール油、コーン油、こめ油、べに花油、ごま油、オリーブ油、ひまわり油、パーム核油、椿油、ホホバ油、マカデミアナッツ油、桐油等が挙げられる。なかでも、プロセスオイルが好ましい。オイルの市販品としては、例えば、出光興産(株)、三共油化工業(株)、(株)ジャパンエナジー、オリソイ社、H&R社、豊国製油(株)、昭和シェル石油(株)、富士興産(株)等の製品を使用できる。As the oil, in addition to the above-mentioned extending oil, conventionally known oils such as paraffin-based process oil, aromatic process oil, naphthenic process oil, low PCA (polycyclic aromatic) process oil such as TDAE and MES, vegetable oils and fats, and mixtures thereof can be used. Examples of vegetable oils and fats include castor oil, cottonseed oil, linseed oil, rapeseed oil, soybean oil, palm oil, coconut oil, peanut oil, rosin, pine oil, pine tar, tall oil, corn oil, rice oil, safflower oil, sesame oil, olive oil, sunflower oil, palm kernel oil, camellia oil, jojoba oil, macadamia nut oil, and tung oil. Among them, process oils are preferred. Examples of commercially available oils that can be used include those from Idemitsu Kosan Co., Ltd., Sankyo Yuka Kogyo Co., Ltd., Japan Energy Co., Ltd., Orisoi Co., Ltd., H&R Corporation, Toyokuni Oil Mills Co., Ltd., Showa Shell Sekiyu K.K., Fuji Kosan Co., Ltd., and the like.
液状ジエン系重合体は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定したポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)が、1.0×103~2.0×105であることが好ましく、3.0×103~1.5×104であることがより好ましい。
なお、本明細書において、液状ジエン系重合体のMwは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定したポリスチレン換算値である。
The liquid diene polymer preferably has a weight average molecular weight (Mw) of 1.0×10 3 to 2.0×10 5 , and more preferably 3.0×10 3 to 1.5×10 4 , in terms of polystyrene, as measured by gel permeation chromatography (GPC).
In this specification, the Mw of the liquid diene polymer is a polystyrene-equivalent value measured by gel permeation chromatography (GPC).
液状ジエン系重合体としては、液状スチレンブタジエン共重合体(液状SBR)、液状ブタジエン重合体(液状BR)、液状イソプレン重合体(液状IR)、液状スチレンイソプレン共重合体(液状SIR)などが挙げられる。 Examples of liquid diene polymers include liquid styrene butadiene copolymer (liquid SBR), liquid butadiene polymer (liquid BR), liquid isoprene polymer (liquid IR), liquid styrene isoprene copolymer (liquid SIR), etc.
液状樹脂としては、特に制限されないが、例えば、液状の芳香族ビニル重合体、クマロンインデン樹脂、インデン樹脂、テルペン樹脂、ロジン樹脂、これらの水素添加物などが挙げられる。 Liquid resins are not particularly limited, but examples include liquid aromatic vinyl polymers, coumarone-indene resins, indene resins, terpene resins, rosin resins, and hydrogenated versions of these.
液状芳香族ビニル重合体としては、α-メチルスチレン及び/又はスチレンを重合して得られる樹脂等が挙げられる。具体的には、スチレンの単独重合体、α-メチルスチレンの単独重合体、α-メチルスチレンとスチレンとの共重合体などの液状樹脂が例示される。 Examples of liquid aromatic vinyl polymers include resins obtained by polymerizing α-methylstyrene and/or styrene. Specific examples include liquid resins such as homopolymers of styrene, homopolymers of α-methylstyrene, and copolymers of α-methylstyrene and styrene.
液状クマロンインデン樹脂は、樹脂の骨格(主鎖)を構成する主なモノマー成分として、クマロン及びインデンを含む樹脂である。ここで、クマロン、インデン以外に骨格に含まれていてもよいモノマー成分としては、スチレン、α-メチルスチレン、メチルインデン、ビニルトルエンなどの液状樹脂が挙げられる。Liquid coumarone-indene resin is a resin that contains coumarone and indene as the main monomer components that make up the resin skeleton (main chain). Here, monomer components that may be contained in the skeleton other than coumarone and indene include liquid resins such as styrene, α-methylstyrene, methylindene, and vinyltoluene.
液状インデン樹脂は、樹脂の骨格(主鎖)を構成する主なモノマー成分として、インデンを含む液状樹脂である。 Liquid indene resin is a liquid resin that contains indene as the main monomer component that makes up the resin's skeleton (main chain).
液状テルペン樹脂は、αピネン、βピネン、カンフェル、ジペテンなどのテルペン化合物を重合して得られる樹脂や、テルペン化合物とフェノール系化合物とを原料として得られる樹脂であるテルペンフェノールに代表される液状テルペン系樹脂(テルペンフェノール樹脂、芳香族変性テルペン樹脂等)である。Liquid terpene resins are resins obtained by polymerizing terpene compounds such as alpha-pinene, beta-pinene, camphor, and dipentene, and liquid terpene resins (terpene phenolic resins, aromatic modified terpene resins, etc.) represented by terpene phenol, which is a resin obtained using terpene compounds and phenolic compounds as raw materials.
液状ロジン樹脂は、天然ロジン、重合ロジン、変性ロジン、これらのエステル化合物、これらの水素添加物に代表される液状ロジン系樹脂が挙げられる。 Liquid rosin resins include liquid rosin-based resins such as natural rosin, polymerized rosin, modified rosin, their ester compounds, and hydrogenated products of these.
液状ジエン系重合体、液状樹脂の市販品としては、例えば、CRAY VALLEY社、(株)クラレ等の製品を使用できる。 Commercially available liquid diene polymers and liquid resins include products from, for example, CRAY VALLEY, Kuraray Co., Ltd.
(レジン)
前記ゴム組成物は、レジン(固体レジン:常温(25℃)で固体状態のレジン)を含んでもよい。
(Resin)
The rubber composition may contain a resin (solid resin: a resin that is in a solid state at room temperature (25° C.)).
レジン(固体レジン)としては、例えば、芳香族ビニル重合体、クマロンインデン樹脂、インデン樹脂、ロジン樹脂、テルペン系樹脂、アクリル系樹脂などが挙げられる。市販品としては、丸善石油化学(株)、住友ベークライト(株)、ヤスハラケミカル(株)、東ソー(株)、Rutgers Chemicals社、BASF社、アリゾナケミカル社、日塗化学(株)、(株)日本触媒、JXTGエネルギー(株)、荒川化学工業(株)、田岡化学工業(株)、東亞合成(株)等の製品を使用できる。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、芳香族ビニル重合体、クマロンインデン樹脂、テルペン系樹脂、ロジン樹脂が好ましく、クマロンインデン樹脂がより好ましい。Examples of resins (solid resins) include aromatic vinyl polymers, coumarone-indene resins, indene resins, rosin resins, terpene resins, and acrylic resins. Commercially available products include those from Maruzen Petrochemical Co., Ltd., Sumitomo Bakelite Co., Ltd., Yasuhara Chemical Co., Ltd., Tosoh Corporation, Rutgers Chemicals, BASF, Arizona Chemical Co., Ltd., Nippon Paint Chemical Co., Ltd., Nippon Shokubai Co., Ltd., JXTG Nippon Oil & Energy Corporation, Arakawa Chemical Industries Co., Ltd., Taoka Chemical Co., Ltd., and Toagosei Co., Ltd. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, aromatic vinyl polymers, coumarone-indene resins, terpene resins, and rosin resins are preferred, and coumarone-indene resins are more preferred.
レジン(固体レジン)の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、3質量部以上が好ましく、5質量部以上がより好ましい。該含有量は、30質量部以下が好ましく、20質量部以下がより好ましく、15質量部以下が更に好ましい。上記範囲内にすることで、良好な耐摩耗性等が得られる傾向がある。The resin (solid resin) content is preferably 3 parts by mass or more, and more preferably 5 parts by mass or more, per 100 parts by mass of the rubber component. The content is preferably 30 parts by mass or less, more preferably 20 parts by mass or less, and even more preferably 15 parts by mass or less. By keeping it within the above range, good abrasion resistance, etc. tends to be obtained.
レジン(固体レジン)の軟化点は、30℃以上が好ましく、60℃以上がより好ましく、80℃以上が更に好ましい。また、上記軟化点は、200℃以下が好ましく、160℃以下がより好ましい。上記範囲内にすることで、良好な耐摩耗性等が得られる傾向がある。
なお、樹脂の軟化点は、JIS K 6220-1:2001に規定される軟化点を環球式軟化点測定装置で測定し、球が降下した温度である。
The softening point of the resin (solid resin) is preferably 30° C. or higher, more preferably 60° C. or higher, and even more preferably 80° C. or higher. The softening point is preferably 200° C. or lower, and more preferably 160° C. or lower. By keeping the softening point within the above range, good abrasion resistance and the like tend to be obtained.
The softening point of the resin is the temperature at which the ball drops when the softening point specified in JIS K 6220-1:2001 is measured using a ring and ball softening point tester.
(他の成分)
ゴム組成物は、ワックスを含んでもよい。
ワックスとしては、特に限定されず、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス等の石油系ワックス;植物系ワックス、動物系ワックス等の天然系ワックス;エチレン、プロピレン等の重合物等の合成ワックスなどが挙げられる。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、石油系ワックスが好ましく、パラフィンワックスがより好ましい。
(Other ingredients)
The rubber composition may contain a wax.
The wax is not particularly limited, and examples thereof include petroleum waxes such as paraffin wax and microcrystalline wax; natural waxes such as vegetable wax and animal wax; and synthetic waxes such as polymers of ethylene, propylene, etc. These may be used alone or in combination of two or more. Among them, petroleum waxes are preferred, and paraffin wax is more preferred.
ワックスとしては、例えば、大内新興化学工業(株)、日本精蝋(株)、精工化学(株)等の製品を使用できる。 As wax, for example, products from Ouchi Shinko Chemical Industry Co., Ltd., Nippon Seiro Co., Ltd., Seiko Chemical Co., Ltd., etc. can be used.
ワックスを含有する場合、その含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.3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20質量部以下、より好ましくは10質量部以下である。 If wax is contained, the content is preferably 0.3 parts by mass or more, more preferably 0.5 parts by mass or more, and preferably 20 parts by mass or less, more preferably 10 parts by mass or less, per 100 parts by mass of the rubber component.
ゴム組成物は、老化防止剤を含んでもよい。
老化防止剤としては、例えば、フェニル-α-ナフチルアミン等のナフチルアミン系老化防止剤;オクチル化ジフェニルアミン、4,4′-ビス(α,α′-ジメチルベンジル)ジフェニルアミン等のジフェニルアミン系老化防止剤;N-イソプロピル-N′-フェニル-p-フェニレンジアミン、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、N,N′-ジ-2-ナフチル-p-フェニレンジアミン等のp-フェニレンジアミン系老化防止剤;2,2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリンの重合物等のキノリン系老化防止剤;2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノール、スチレン化フェノール等のモノフェノール系老化防止剤;テトラキス-[メチレン-3-(3′,5′-ジ-t-ブチル-4′-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン等のビス、トリス、ポリフェノール系老化防止剤などが挙げられる。市販品としては、精工化学(株)、住友化学(株)、大内新興化学工業(株)、フレクシス社等の製品を使用できる。これらは単独で用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。なかでも、p-フェニレンジアミン系老化防止剤、キノリン系老化防止剤が好ましい。
The rubber composition may contain an antioxidant.
Examples of the antioxidant include naphthylamine-based antioxidants such as phenyl-α-naphthylamine; diphenylamine-based antioxidants such as octylated diphenylamine and 4,4'-bis(α,α'-dimethylbenzyl)diphenylamine;N-isopropyl-N'-phenyl-p-phenylenediamine,N-(1,3-dimethylbutyl)-N'-phenyl-p-phenylenediamine, and N,N'-di-2-naphthyl-p-phenylenediamine. Examples of the antioxidant include p-phenylenediamine antioxidants such as quinolinone; quinoline antioxidants such as polymers of 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline; monophenol antioxidants such as 2,6-di-t-butyl-4-methylphenol and styrenated phenol; and bis-, tris-, and polyphenol-based antioxidants such as tetrakis-[methylene-3-(3',5'-di-t-butyl-4'-hydroxyphenyl)propionate]methane. Commercially available products include those of Seiko Chemical Co., Ltd., Sumitomo Chemical Co., Ltd., Ouchi Shinko Chemical Co., Ltd., and Flexis Co., Ltd. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, p-phenylenediamine antioxidants and quinoline antioxidants are preferred.
老化防止剤を含有する場合、その含有量は、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5質量部以下である。 When an antioxidant is contained, the content is preferably 0.5 parts by mass or more, more preferably 1 part by mass or more, and preferably 10 parts by mass or less, more preferably 5 parts by mass or less, per 100 parts by mass of the rubber component.
ゴム組成物は、ステアリン酸を含有してもよい。
ステアリン酸としては、従来公知のものを使用でき、例えば、日油(株)、NOF社、花王(株)、富士フイルム和光純薬(株)、千葉脂肪酸(株)等の製品を使用できる。
The rubber composition may contain stearic acid.
As the stearic acid, any of the conventionally known products can be used, for example, products available from NOF Corporation, NOF Corporation, Kao Corporation, Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., Chiba Fatty Acid Co., Ltd., and the like.
ステアリン酸を含有する場合、その含有量は、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5質量部以下である。 If stearic acid is contained, the content is preferably 0.5 parts by mass or more, more preferably 1 part by mass or more, and preferably 10 parts by mass or less, more preferably 5 parts by mass or less, per 100 parts by mass of the rubber component.
ゴム組成物は、酸化亜鉛を含有してもよい。
酸化亜鉛としては、従来公知のものを使用でき、例えば、三井金属鉱業(株)、東邦亜鉛(株)、ハクスイテック(株)、正同化学工業(株)、堺化学工業(株)等の製品を使用できる。
The rubber composition may contain zinc oxide.
As the zinc oxide, any known zinc oxide can be used, for example, products available from Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd., Toho Zinc Co., Ltd., Hakusui Tech Co., Ltd., Seido Chemical Industry Co., Ltd., Sakai Chemical Industry Co., Ltd., and the like.
酸化亜鉛を含有する場合、その含有量は、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5質量部以下である。 If zinc oxide is contained, the content is preferably 0.5 parts by mass or more, more preferably 1 part by mass or more, and preferably 10 parts by mass or less, more preferably 5 parts by mass or less, per 100 parts by mass of the rubber component.
ゴム組成物は、硫黄を含有することが好ましい。
硫黄としては、ゴム工業において一般的に用いられる粉末硫黄、沈降硫黄、コロイド硫黄、不溶性硫黄、高分散性硫黄、可溶性硫黄などが挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
The rubber composition preferably contains sulfur.
Examples of sulfur include powdered sulfur, precipitated sulfur, colloidal sulfur, insoluble sulfur, highly dispersible sulfur, soluble sulfur, etc., which are generally used in the rubber industry. These may be used alone or in combination of two or more kinds.
硫黄としては、例えば、鶴見化学工業(株)、軽井沢硫黄(株)、四国化成工業(株)、フレクシス社、日本乾溜工業(株)、細井化学工業(株)等の製品を使用できる。 As sulfur, for example, products from Tsurumi Chemical Industry Co., Ltd., Karuizawa Sulfur Co., Ltd., Shikoku Chemical Industry Co., Ltd., Flexis Corporation, Nippon Kanzatsu Kogyo Co., Ltd., Hosoi Chemical Industry Co., Ltd., etc. can be used.
硫黄を含有する場合、その含有量は、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10.0質量部以下、より好ましくは5.0質量部以下、更に好ましくは3.0質量部以下である。If sulfur is contained, the content is preferably 0.1 part by mass or more, more preferably 0.5 part by mass or more, and preferably 10.0 parts by mass or less, more preferably 5.0 parts by mass or less, and even more preferably 3.0 parts by mass or less, per 100 parts by mass of the rubber component.
ゴム組成物は、加硫促進剤を含有することが好ましい。
加硫促進剤としては、2-メルカプトベンゾチアゾール、ジ-2-ベンゾチアゾリルジスルフィド、N-シクロヘキシル-2-ベンゾチアジルスルフェンアミド等のチアゾール系加硫促進剤;テトラメチルチウラムジスルフィド(TMTD)、テトラベンジルチウラムジスルフィド(TBzTD)、テトラキス(2-エチルヘキシル)チウラムジスルフィド(TOT-N)等のチウラム系加硫促進剤;N-シクロヘキシル-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N-t-ブチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N-オキシエチレン-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N-オキシエチレン-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N,N′-ジイソプロピル-2-ベンゾチアゾー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、ジオルトトリルグアニジン、オルトトリルビグアニジン等のグアニジン系加硫促進剤を挙げることができる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。なかでも、スルフェンアミド系加硫促進剤、グアニジン系加硫促進剤が好ましい。
The rubber composition preferably contains a vulcanization accelerator.
Examples of the vulcanization accelerator include thiazole-based vulcanization accelerators such as 2-mercaptobenzothiazole, di-2-benzothiazolyl disulfide, and N-cyclohexyl-2-benzothiazyl sulfenamide; thiuram-based vulcanization accelerators such as tetramethylthiuram disulfide (TMTD), tetrabenzylthiuram disulfide (TBzTD), and tetrakis(2-ethylhexyl)thiuram disulfide (TOT-N); sulfenamide-based vulcanization accelerators such as N-cyclohexyl-2-benzothiazole sulfenamide, N-t-butyl-2-benzothiazole sulfenamide, N-oxyethylene-2-benzothiazole sulfenamide, N-oxyethylene-2-benzothiazole sulfenamide, and N,N'-diisopropyl-2-benzothiazole sulfenamide; and guanidine-based vulcanization accelerators such as diphenyl guanidine, di-orthotolyl guanidine, and orthotolyl biguanidine. These may be used alone or in combination of two or more. Among them, sulfenamide-based vulcanization accelerators and guanidine-based vulcanization accelerators are preferred.
加硫促進剤を含有する場合、その含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは1.0質量部以上、より好ましくは2.0質量部以上であり、また、好ましくは10.0質量部以下、より好ましくは7.0質量部以下である。 If a vulcanization accelerator is contained, the content thereof is preferably 1.0 part by mass or more, more preferably 2.0 parts by mass or more, and preferably 10.0 parts by mass or less, more preferably 7.0 parts by mass or less, per 100 parts by mass of the rubber component.
ゴム組成物には、前記成分の他、タイヤ工業において一般的に用いられている他の配合剤(有機架橋剤等)を更に配合してもよい。これらの配合剤の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、0.1~200質量部が好ましい。In addition to the above components, the rubber composition may further contain other compounding agents (such as organic crosslinking agents) that are commonly used in the tire industry. The content of these compounding agents is preferably 0.1 to 200 parts by mass per 100 parts by mass of the rubber component.
ゴム組成物は、例えば、前記各成分をオープンロール、バンバリーミキサーなどのゴム混練装置を用いて混練し、その後加硫する方法等により製造できる。The rubber composition can be produced, for example, by kneading the above components using a rubber kneading device such as an open roll or a Banbury mixer, and then vulcanizing the mixture.
混練条件としては、加硫剤及び加硫促進剤以外の添加剤を混練するベース練り工程では、混練温度は、通常70~180℃、好ましくは80~170℃である。加硫剤、加硫促進剤を混練する仕上げ練り工程では、混練温度は、通常120℃以下、好ましくは85~110℃である。また、加硫剤、加硫促進剤を混練した組成物は、通常、プレス加硫等の加硫処理が施される。加硫温度としては、通常140~190℃、好ましくは150~185℃である。As for kneading conditions, in the base kneading process where additives other than the vulcanizing agent and vulcanization accelerator are kneaded, the kneading temperature is usually 70 to 180°C, preferably 80 to 170°C. In the finish kneading process where the vulcanizing agent and vulcanization accelerator are kneaded, the kneading temperature is usually 120°C or lower, preferably 85 to 110°C. Furthermore, the composition kneaded with the vulcanizing agent and vulcanization accelerator is usually subjected to a vulcanization process such as press vulcanization. The vulcanization temperature is usually 140 to 190°C, preferably 150 to 185°C.
なかでも、前記ゴム組成物の製造方法として、SBRを含むゴム成分、シリカ及びメルカプト系シランカップリング剤を混練する工程(I)と、該工程(I)で得られた混練物を高温で保持する工程(II)とを含む製法が好ましい。Among these, a method for producing the rubber composition is preferred which includes a step (I) of kneading a rubber component containing SBR, silica and a mercapto-based silane coupling agent, and a step (II) of maintaining the kneaded mixture obtained in the step (I) at high temperature.
工程(I)の混練は、温度を制御しながら各成分を混練りできる公知の方法を採用できる。工程(I)の混練温度は、好ましくは70~130℃、より好ましくは80~125℃、更に好ましくは80~120℃である。下限以上にすることで、良好な耐摩耗性等が得られる傾向がある。上限以下にすることで、混練時にシリカの分散性が向上する傾向がある。For the kneading in step (I), a known method can be used that allows the components to be kneaded while controlling the temperature. The kneading temperature in step (I) is preferably 70 to 130°C, more preferably 80 to 125°C, and even more preferably 80 to 120°C. By setting the temperature at or above the lower limit, good abrasion resistance, etc. tends to be obtained. By setting the temperature at or below the upper limit, the dispersibility of the silica during kneading tends to be improved.
工程(I)の混練時間は、好ましくは30秒間~10分間、より好ましくは2~8分間、更に好ましくは3~7分間である。下限以上にすることで、良好な耐摩耗性等が得られる傾向がある。上限以下にすることで、混練時にシリカの分散性が向上する傾向がある。The kneading time in step (I) is preferably 30 seconds to 10 minutes, more preferably 2 to 8 minutes, and even more preferably 3 to 7 minutes. By setting the time to above the lower limit, good abrasion resistance, etc. tends to be obtained. By setting the time to below the upper limit, the dispersibility of the silica during kneading tends to be improved.
工程(II)では、工程(I)で得られた混練物を、高温で保持(静置)する。保持の方法としては、温度を制御できる方法であれば特に限定されないが、例えば、オーブンなどの恒温器を好適に用いることができる。また、工程(I)で使用する混練機内で高温保持を行ってもよい。In step (II), the kneaded material obtained in step (I) is held (left stationary) at a high temperature. The holding method is not particularly limited as long as it is a method that can control the temperature, but for example, a thermostatic device such as an oven can be suitably used. In addition, high temperature holding may be performed in the kneading machine used in step (I).
工程(II)の保持温度は、好ましくは130℃以上、より好ましくは135℃以上、更に好ましくは140℃以上、特に好ましくは145℃以上、最も好ましくは150℃以上である。下限以上にすることで、シランカップリング剤とシリカとの反応を促進し、シリカの分散性を向上させることで、低燃費性を向上できる傾向がある。上記保持温度は、好ましくは185℃以下、より好ましくは170℃以下、更に好ましくは160℃以下である。上限以下にすることで、シリカとシランカップリング剤との反応が進み過ぎて、ゴム組成物がゲル化し、タイヤ成型が困難になることを防止できる傾向がある。The holding temperature in step (II) is preferably 130°C or higher, more preferably 135°C or higher, even more preferably 140°C or higher, particularly preferably 145°C or higher, and most preferably 150°C or higher. By setting it to above the lower limit, the reaction between the silane coupling agent and the silica is promoted, and the dispersibility of the silica is improved, which tends to improve fuel efficiency. The above holding temperature is preferably 185°C or lower, more preferably 170°C or lower, and even more preferably 160°C or lower. By setting it to below the upper limit, it tends to prevent the reaction between the silica and the silane coupling agent from proceeding too far, causing the rubber composition to gel and making tire molding difficult.
工程(II)の保持時間は、好ましくは30秒以上、より好ましくは70秒以上、更に好ましくは100秒以上、特に好ましくは150秒以上である。下限以上にすることで、シランカップリング剤とシリカとの反応を促進できる傾向がある。上記保持時間の上限は特に限定されないが、300秒を超えても性能の改善は得られないため、300秒以下であることが好ましい。The retention time in step (II) is preferably 30 seconds or more, more preferably 70 seconds or more, even more preferably 100 seconds or more, and particularly preferably 150 seconds or more. By making it equal to or greater than the lower limit, the reaction between the silane coupling agent and silica tends to be promoted. The upper limit of the retention time is not particularly limited, but since no improvement in performance is obtained even if it exceeds 300 seconds, it is preferable that it is 300 seconds or less.
工程(II)を行った後、公知の方法により、硫黄や加硫促進剤などを更に添加して混練りし、その後加硫することにより、前記ゴム組成物(加硫後のゴム組成物)を得ることができる。加硫温度は、適宜設定すればよく、前述の加硫温度等を採用できる。After step (II) is performed, sulfur, a vulcanization accelerator, and the like are further added and kneaded by a known method, and then vulcanized to obtain the rubber composition (rubber composition after vulcanization). The vulcanization temperature may be set appropriately, and the vulcanization temperature described above, etc., may be used.
〔タイヤ〕
本発明のタイヤは、上記ゴム組成物を用いて通常の方法で製造される。
すなわち、上記ゴム組成物を、未加硫の段階でトレッドの形状にあわせて押出し加工し、他のタイヤ部材とともに、タイヤ成型機上にて通常の方法で成形することにより、未加硫タイヤを形成する。この未加硫タイヤを加硫機中で加熱加圧することによりタイヤを得る。
〔tire〕
The tire of the present invention is produced by a conventional method using the above rubber composition.
That is, the rubber composition is extruded in an unvulcanized state to match the shape of the tread, and molded together with other tire components in a tire building machine by a normal method to form an unvulcanized tire. The unvulcanized tire is then heated and pressurized in a vulcanizer to obtain a tire.
前記タイヤとしては、空気入りタイヤ、エアレス(ソリッド)タイヤなどが挙げられるが、なかでも、空気入りタイヤが好ましい。タイヤは、乗用車用タイヤ、大型乗用車用タイヤ、大型SUV用タイヤ、トラック、バスなどの重荷重用タイヤ、ライトトラック用タイヤ、二輪自動車用タイヤ、レース用タイヤ(高性能タイヤ)などに使用可能である。また、オールシーズンタイヤ、サマータイヤ、スタッドレスタイヤ(冬用タイヤ)等に使用できる。 The tires include pneumatic tires and airless (solid) tires, among which pneumatic tires are preferred. The tires can be used as passenger car tires, large passenger car tires, large SUV tires, heavy load tires such as trucks and buses, light truck tires, motorcycle tires, racing tires (high performance tires), etc. They can also be used as all-season tires, summer tires, studless tires (winter tires), etc.
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 to these.
SBR:日本ゼオン(株)製のNS616(非油展SBR、スチレン量21質量%、ビニル含量66mol%、Tg-23℃、Mw24万)
BR:宇部興産(株)製のBR150B(シス含量:97質量%)
カーボンブラック:三菱ケミカル(株)製のダイアブラックI(N220、N2SA114m2/g、DBP114ml/100g)
シリカ:エボニックデグッサ社製のウルトラシルVN3(N2SA175m2/g)
メルカプト系シランカップリング剤1:Momentive社製のNXT-Z45(結合単位Aと結合単位Bとの共重合体(結合単位A:55モル%、結合単位B:45モル%))
メルカプト系シランカップリング剤2:Momentive社製のNXT(3-オクタノイルチオプロピルトリエトキシシラン)
メルカプト系シランカップリング剤3:エボニックデグッサ社製のSi363(下記式で表されるシランカップリング剤(上記式(2-4)のR6=-O-(C2H4-O)5-C13H27、R7=C2H5-O-、R8=-O-(C2H4-O)5-C13H27、R9=-C3H6-))
オイル:H&R社製のVIVATEC400/500(TDAEオイル)
ステアリン酸:日油(株)製の椿
酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)製の酸化亜鉛2種
老化防止剤:住友化学(株)製のアンチゲン6C(老化防止剤、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:日本精鑞(株)製のオゾエース0355
硫黄:鶴見化学工業(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NS(N-tert-ブチル-2-ベンゾチアジルスルフェンアミド(TBBS))
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(DPG))
SBR: NS616 manufactured by Zeon Co., Ltd. (non-oil-extended SBR, styrene content 21% by mass, vinyl content 66 mol%, Tg -23°C, Mw 240,000)
BR: BR150B (cis content: 97% by mass) manufactured by Ube Industries, Ltd.
Carbon black: Diablack I (N220, N2SA 114m2 /g, DBP 114ml/100g) manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation
Silica: Ultrasil VN3 ( N2SA 175m2 /g) manufactured by Evonik Degussa
Mercapto-based silane coupling agent 1: NXT-Z45 manufactured by Momentive (a copolymer of bond unit A and bond unit B (bond unit A: 55 mol %, bond unit B: 45 mol %))
Mercapto-based silane coupling agent 2: NXT (3-octanoylthiopropyltriethoxysilane) manufactured by Momentive
Mercapto-based silane coupling agent 3: Si363 manufactured by Evonik Degussa (a silane coupling agent represented by the following formula (R 6 = -O-(C 2 H 4 -O) 5 -C 13 H 27 , R 7 = C 2 H 5 -O-, R 8 = -O-(C 2 H 4 -O) 5 -C 13 H 27 , R 9 = -C 3 H 6 - in the above formula (2-4))
Oil: H&R VIVATEC 400/500 (TDAE oil)
Stearic acid: Camellia, manufactured by NOF Corp. Zinc oxide: Zinc oxide type 2, manufactured by Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. Antiaging agent: Antigen 6C (antiaging agent, N-(1,3-dimethylbutyl)-N'-phenyl-p-phenylenediamine), manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.
Wax: Ozoace 0355 manufactured by Nippon Seiro Co., Ltd.
Sulfur: Powdered sulfur vulcanization accelerator manufactured by Tsurumi Chemical Industry Co., Ltd. 1: Noccela NS (N-tert-butyl-2-benzothiazylsulfenamide (TBBS)) manufactured by Ouchi Shinko Chemical Industry Co., Ltd.
Vulcanization accelerator 2: Noccelaer D (N,N'-diphenylguanidine (DPG)) manufactured by Ouchi Shinko Chemical Industry Co., Ltd.
<実施例及び比較例>
バンバリーミキサーを用いて、各表の工程(I)に示す硫黄及び加硫促進剤以外の材料を設定温度90℃、最終到達温度約120℃の条件下で5分間混練し、混練物を得た。次いで、工程(I)で得られた混練物を、工程(I)で使用する混練機内で各表の保持温度で高温保持して、所定の時間放置した(工程(II))。その後、混練機から取り出した混練物に対して、各表の工程(III)に示す硫黄及び加硫促進剤を加え、オープンロールを用いて、80℃の条件下で5分混練し、未加硫ゴム組成物を得た。得られた未加硫ゴム組成物を170℃で20分間、0.5mm厚の金型でプレス加硫し、加硫ゴム組成物を得た。
<Examples and Comparative Examples>
Using a Banbury mixer, materials other than sulfur and vulcanization accelerator shown in step (I) of each table were kneaded for 5 minutes under the conditions of a set temperature of 90 ° C. and a final reaching temperature of about 120 ° C. to obtain a kneaded product. Next, the kneaded product obtained in step (I) was held at a high temperature in the kneader used in step (I) at the holding temperature in each table and left for a predetermined time (step (II)). Thereafter, sulfur and vulcanization accelerator shown in step (III) of each table were added to the kneaded product taken out of the kneader, and kneaded for 5 minutes under the condition of 80 ° C. using an open roll to obtain an unvulcanized rubber composition. The obtained unvulcanized rubber composition was press-vulcanized in a 0.5 mm thick mold at 170 ° C. for 20 minutes to obtain a vulcanized rubber composition.
上記加硫ゴム組成物(加硫後のゴム組成物)を用いて、以下の評価を行った。結果を各表に示した。なお、表1、2、3の基準比較例は、それぞれ比較例1-1、2-1、3-1である。The following evaluations were carried out using the above vulcanized rubber composition (rubber composition after vulcanization). The results are shown in each table. The reference comparative examples in Tables 1, 2, and 3 are Comparative Examples 1-1, 2-1, and 3-1, respectively.
<粘弾性試験>
(1)複素弾性率の測定
加硫ゴム組成物(幅4mm、長さ2mm、厚み2mmの試験片)について、粘弾性スペクトロメーターVES((株)岩本製作所製)を用いて、初期歪み10%、動歪み0.5%、温度0℃の条件下での複素弾性率(E*(0.5%))、初期歪み10%、動歪み5%、温度0℃の条件下での複素弾性率(E*(5%))をそれぞれ測定した。
(2)損失正接の測定
加硫ゴム組成物(幅4mm、長さ2mm、厚み2mmの試験片)について、粘弾性スペクトロメーターVES((株)岩本製作所製)を用いて、初期歪み10%、動歪み1%、温度70℃条件下での損失正接(tanδ(70℃))を測定した。
<Viscoelasticity test>
(1) Measurement of Complex Modulus of Elasticity For vulcanized rubber compositions (test pieces with a width of 4 mm, a length of 2 mm, and a thickness of 2 mm), the complex modulus of elasticity (E*(0.5%)) under conditions of an initial strain of 10%, a dynamic strain of 0.5%, and a temperature of 0°C, and the complex modulus of elasticity (E*(5%)) under conditions of an initial strain of 10%, a dynamic strain of 5%, and a temperature of 0°C were measured using a viscoelasticity spectrometer VES (manufactured by Iwamoto Seisakusho Co., Ltd.).
(2) Measurement of loss tangent The loss tangent (tan δ(70°C)) of the vulcanized rubber composition (a test piece having a width of 4 mm, a length of 2 mm, and a thickness of 2 mm) was measured using a viscoelasticity spectrometer VES (manufactured by Iwamoto Seisakusho Co., Ltd.) under conditions of an initial strain of 10%, a dynamic strain of 1%, and a temperature of 70°C.
<低燃費性>
前記粘弾性試験で得られたtanδ(70℃)の値について、基準比較例のtanδ(70℃)を100とし、下記計算式により指数表示した。指数が大きいほど、転がり抵抗が小さく、低燃費性が優れることを示す。
(転がり抵抗指数)=(基準比較例のtanδ(70℃))/(各配合のtanδ(70℃))×100
<Fuel-efficient>
The tan δ (70° C.) values obtained in the viscoelasticity test were expressed as an index using the following calculation formula, with the tan δ (70° C.) of the reference comparative example being set at 100. A larger index indicates smaller rolling resistance and better fuel economy.
(Rolling resistance index) = (tan δ (70°C) of standard comparative example) / (tan δ (70°C) of each formulation) x 100
<ウェットグリップ性能>
加硫ゴム組成物について、粘弾性スペクトロメーターVES((株)岩本製作所製)を用いて、周波数10Hz、歪0.1%、温度0℃の条件でtanδを測定した。基準比較例のtanδを100として指数表示した。指数値が大きいほど、ウェットグリップ性能が優れることを示す。
<Wet grip performance>
For the vulcanized rubber composition, tan δ was measured using a viscoelasticity spectrometer VES (manufactured by Iwamoto Seisakusho Co., Ltd.) under conditions of a frequency of 10 Hz, a strain of 0.1%, and a temperature of 0° C. Tan δ was expressed as an index, with the tan δ of the reference comparative example being set at 100. A larger index value indicates better wet grip performance.
<耐摩耗性>
加硫ゴム組成物について、ランボーン型摩耗試験機を用いて、室温、負荷荷重1.0kgf、スリップ率30%の条件で摩耗量を測定した。摩耗量の逆数について、基準比較例を100として指数表示をした。数値が大きいほど、耐摩耗性が優れることを示す。
<Wear resistance>
The abrasion amount of the vulcanized rubber composition was measured using a Lambourn abrasion tester under the conditions of room temperature, a load of 1.0 kgf, and a slip ratio of 30%. The reciprocal of the abrasion amount was expressed as an index, with the reference comparative example being set at 100. The larger the value, the more excellent the abrasion resistance.
各表から、SBR、シリカ及びメルカプト系シランカップリング剤を所定配合で含み、かつ前記式(1)及び(2)を満たす実施例は、低燃費性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性の総合性能(低燃費性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性の3つの指数の平均で表す)が顕著に優れていた。 From each table, it can be seen that the examples that contained SBR, silica and a mercapto-based silane coupling agent in a specified ratio and satisfied the above formulas (1) and (2) had significantly superior overall fuel economy, wet grip performance and abrasion resistance (expressed as the average of the three indices of fuel economy, wet grip performance and abrasion resistance).
Claims (14)
ゴム成分100質量%中の前記スチレンブタジエンゴムの含有量が50質量%以上、
前記ゴム成分100質量部に対する前記シリカの含有量が30~120質量部であり、
下記式(1)及び(2)を満たすトレッド用ゴム組成物。
The content of the styrene-butadiene rubber in 100% by mass of the rubber component is 50% by mass or more,
The content of the silica per 100 parts by mass of the rubber component is 30 to 120 parts by mass,
A rubber composition for a tread which satisfies the following formulas (1) and (2):
ゴム成分100質量%中の前記スチレンブタジエンゴムの含有量が50質量%以上、The content of the styrene-butadiene rubber in 100% by mass of the rubber component is 50% by mass or more,
前記ゴム成分100質量部に対する前記シリカの含有量が30~120質量部であり、The content of the silica per 100 parts by mass of the rubber component is 30 to 120 parts by mass,
下記式(1)及び(2)を満たすトレッド用ゴム組成物(ただし、以下の(1)~(4)のトレッド用ゴム組成物を除く)。A rubber composition for a tread that satisfies the following formulas (1) and (2) (excluding the rubber compositions for a tread of (1) to (4) below).
(2)ポリオキシアルキレンアルケニルエーテル硫酸エステル塩、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸エステル塩からなる群より選択される少なくとも1種の界面活性剤を含むトレッド用ゴム組成物。(2) A rubber composition for treads, comprising at least one surfactant selected from the group consisting of polyoxyalkylene alkenyl ether sulfates and polyoxyalkylene alkyl ether sulfates.
(3)共役ジエンに基づく構成単位と下式(I)で表される構成単位とを有し、下式(II)で表される化合物によって重合体の少なくとも一端が変性されてなる共役ジエン系重合体を含むトレッド用ゴム組成物。(3) A rubber composition for treads, comprising a conjugated diene-based polymer having a structural unit based on a conjugated diene and a structural unit represented by the following formula (I), in which at least one end of the polymer is modified with a compound represented by the following formula (II):
(4)アミン系老化防止剤を、ゴム成分と全部のシランカップリング剤とを混練りした後に、別の混練工程において混練りすることにより得られるトレッド用ゴム組成物。(4) A rubber composition for treads obtained by kneading an amine-based antioxidant in a separate kneading step after kneading the rubber component and all of the silane coupling agents.
ゴム成分100質量%中の前記スチレンブタジエンゴムの含有量が50質量%以上、The content of the styrene-butadiene rubber in 100% by mass of the rubber component is 50% by mass or more,
前記ゴム成分100質量部に対する前記シリカの含有量が30~120質量部であり、The content of the silica per 100 parts by mass of the rubber component is 30 to 120 parts by mass,
下記式(1)及び(2)を満たすトレッド用ゴム組成物(ただし、以下の(1)~(4)のトレッド用ゴム組成物を除く)。A rubber composition for a tread that satisfies the following formulas (1) and (2) (excluding the rubber compositions for a tread of (1) to (4) below).
(2)SiOR基(Rは、水素原子又は炭化水素基)を有するスチレンブタジエンゴムを30質量%以上含むゴム成分と、窒素吸着比表面積が210m(2) A rubber component containing 30% by mass or more of styrene-butadiene rubber having an SiOR group (R is a hydrogen atom or a hydrocarbon group) and a nitrogen adsorption specific surface area of 210 m 22 /g以上のシリカをゴム成分100質量部に対して50質量部以上と、ポリオキシアルキレンアルケニルエーテル硫酸エステル塩、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸エステル塩からなる群より選択される少なくとも1種の界面活性剤とを含むトレッド用ゴム組成物。and at least one surfactant selected from the group consisting of polyoxyalkylene alkenyl ether sulfate salts and polyoxyalkylene alkyl ether sulfate salts.
(3)ゴム成分、シリカ及びシランカップリング剤を含有するトレッド用ゴム組成物であって、(3) A rubber composition for a tread comprising a rubber component, silica and a silane coupling agent,
前記ゴム成分100質量%のうち、共役ジエンに基づく構成単位と下式(I)で表される構成単位とを有し、下式(II)で表される化合物によって重合体の少なくとも一端が変性されてなる共役ジエン系重合体の含有量が5質量%以上であり、In 100% by mass of the rubber component, the content of a conjugated diene-based polymer having a structural unit based on a conjugated diene and a structural unit represented by the following formula (I), at least one end of the polymer being modified with a compound represented by the following formula (II), is 5% by mass or more,
前記ゴム成分100質量部に対する前記シリカの含有量が5~150質量部であり、The content of the silica per 100 parts by mass of the rubber component is 5 to 150 parts by mass,
前記シランカップリング剤がメルカプト基を有することを特徴とするトレッド用ゴム組成物。A rubber composition for a tread, wherein the silane coupling agent has a mercapto group.
(4)芳香族ビニル化合物および共役ジエン化合物を共重合して得られた共重合体を含むゴム成分100質量部に対し、シリカを60~200質量部、アミン系老化防止剤を1.5~5.0質量部含有し、カルボニルチオ基(-S-C(=O)-)を有しかつメルカプト基(-SH)を有しないシランカップリング剤1およびメルカプト基を有するシランカップリング剤2からなる群より選択される少なくとも1つのシランカップリング剤を含有するトレッド用ゴム組成物であって、アミン系老化防止剤を、ゴム成分と全部のシランカップリング剤とを混練りした後に、別の混練工程において混練りすることにより得られるトレッド用ゴム組成物。(4) A rubber composition for treads, which contains 60 to 200 parts by mass of silica, 1.5 to 5.0 parts by mass of an amine-based antioxidant, and at least one silane coupling agent selected from the group consisting of silane coupling agent 1 having a carbonylthio group (-S-C(=O)-) and no mercapto group (-SH), and silane coupling agent 2 having a mercapto group, relative to 100 parts by mass of a rubber component containing a copolymer obtained by copolymerizing an aromatic vinyl compound and a conjugated diene compound, and which is obtained by kneading the amine-based antioxidant in a separate kneading step after kneading the rubber component and all of the silane coupling agents.
ゴム成分は、前記スチレンブタジエンゴム及び前記ブタジエンゴムのみからなり、the rubber component is composed only of the styrene-butadiene rubber and the butadiene rubber,
前記ゴム成分100質量%中の前記スチレンブタジエンゴムの含有量が50質量%以上80質量%以下、前記ブタジエンゴムの含有量が20質量%以上50質量%以下であり、a content of the styrene-butadiene rubber in 100% by mass of the rubber component is 50% by mass or more and 80% by mass or less, and a content of the butadiene rubber is 20% by mass or more and 50% by mass or less,
前記ゴム成分100質量部に対する前記シリカの含有量が30~120質量部、前記カーボンブラックの含有量が10質量部以上であり、the content of the silica is 30 to 120 parts by mass and the content of the carbon black is 10 parts by mass or more relative to 100 parts by mass of the rubber component,
下記式(1)及び(2)を満たすトレッド用ゴム組成物。A rubber composition for a tread which satisfies the following formulas (1) and (2):
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