(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0012】
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、スチレンブタジエンゴム及びポリブタジエンの合計含有量が90質量%以上であるゴム成分と、充填剤と、加硫剤とを含むゴム組成物であって、スチレンブタジエンゴムのブタジエン部分とポリブタジエンとを併せて見たときに、ゴム組成物全体において、ブタジエンに基づく構成単位の含有量を100モル%として、ビニル量が20モル%以上、トランス量が50モル%以上である。これにより、良好なウェットグリップ性能を有しつつ、ウェットグリップ性能の経年劣化抑制性能及び耐摩耗性の経年劣化抑制性能を改善できる。
【0013】
上記タイヤ用ゴム組成物は前述の効果が得られるが、このような作用効果が得られる理由は必ずしも明らかではないが、以下のように推察される。
上記タイヤ用ゴム組成物は、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ポリブタジエン(BR)を主体とするゴム成分を含有し、スチレンブタジエンゴムのブタジエン部分とポリブタジエンとを併せて見たときに、ゴム組成物全体において、ブタジエンに基づく構成単位の含有量を100モル%として、ビニル量(以下においては、ゴム組成物のビニル量とも言う)が20モル%以上、トランス量(以下においては、ゴム組成物のトランス量とも言う)が50モル%以上である。
ここで、ブタジエンに基づく構成単位として、シス−1,4結合単位、トランス−1,4結合単位、ビニル−1,2結合単位が存在する。そして、シス−1,4結合単位、トランス−1,4結合単位では主鎖中に二重結合が存在する一方、ビニル−1,2結合単位では主鎖中に二重結合が存在しない。
また、上記ゴム組成物のビニル量は、スチレンブタジエンゴム及びポリブタジエン由来のブタジエンに基づく構成単位の合計含有量を100モル%とした場合のビニル−1,2結合単位の含有量を意味し、上記ゴム組成物のトランス量は、スチレンブタジエンゴム及びポリブタジエン由来のブタジエンに基づく構成単位の合計含有量を100モル%とした場合のトランス−1,4結合単位の含有量を意味し、後述するゴム組成物のシス量は、スチレンブタジエンゴム及びポリブタジエン由来のブタジエンに基づく構成単位の合計含有量を100モル%とした場合のシス−1,4結合単位の含有量を意味する。
上記ゴム組成物のビニル量を20モル%以上とすることにより、ポリマー主鎖中の二重結合量が減少し、オゾンアタックによるポリマー分子鎖が切断される確率が減少し、ウェットグリップ性能及び耐摩耗性の経年劣化を抑制することができるという理由から、良好なウェットグリップ性能も得られる。
上記ゴム組成物のトランス量を50モル%以上とすることにより、極性の高い官能基がタイヤ表面に露出しやすくなり、タイヤ全体の親水性が向上するため、より良好なウェットグリップ性能を得ることができる。
更に、上記ゴム組成物のビニル量を20モル%以上にすると共に、上記ゴム組成物のトランス量を50モル%以上とすることにより、相乗的にウェットグリップ性能を改善できると共に、良好なウェットグリップ性能を長期間維持できる。
上記の通り、上記タイヤ用ゴム組成物は、スチレンブタジエンゴム、ポリブタジエンを主体とするゴム成分を含有し、上記ゴム組成物のビニル量を20モル%以上、上記ゴム組成物のトランス量を50モル%以上とすることにより、良好なウェットグリップ性能を有しつつ、ウェットグリップ性能の経年劣化抑制性能及び耐摩耗性の経年劣化抑制性能を改善できる。
【0014】
上記タイヤ用ゴム組成物は、スチレンブタジエンゴムのブタジエン部分とポリブタジエンとを併せて見たときに、ゴム組成物全体において、ブタジエンに基づく構成単位の含有量を100モル%として、ビニル量(ゴム組成物のビニル量)が20モル%以上であり、好ましくは30モル%以上、より好ましくは35モル%以上、更に好ましくは36モル%以上であり、好ましくは85モル%以下、より好ましくは80モル%以下、更に好ましくは60モル%以下、特に好ましくは55モル%以下、最も好ましくは50モル%以下、より最も好ましくは45モル%以下である。上記範囲内であると、効果がより好適に得られる。
【0015】
上記タイヤ用ゴム組成物は、スチレンブタジエンゴムのブタジエン部分とポリブタジエンとを併せて見たときに、ゴム組成物全体において、ブタジエンに基づく構成単位の含有量を100モル%として、トランス量(ゴム組成物のトランス量)が50モル%以上であり、好ましくは51モル%以上であり、好ましくは80モル%以下、より好ましくは75モル%以下、更に好ましくは70モル%以下、特に好ましくは65モル%以下、最も好ましくは60モル%以下である。上記範囲内であると、効果がより好適に得られる。
【0016】
上記タイヤ用ゴム組成物は、スチレンブタジエンゴムのブタジエン部分とポリブタジエンとを併せて見たときに、ゴム組成物全体において、ブタジエンに基づく構成単位の含有量を100モル%として、シス量(ゴム組成物のシス量)は、好ましくは5モル%以上、より好ましくは10モル%以上、更に好ましくは13モル%以上であり、好ましくは60モル%以下、より好ましくは50モル%以下、更に好ましくは40モル%以下、特に好ましくは30モル%以下、最も好ましくは20モル%以下である。上記範囲内であると、効果がより好適に得られる。
【0017】
なお、上記ゴム組成物のビニル量、上記ゴム組成物のトランス量、上記ゴム組成物のシス量は、使用するSBR、BRを適宜組み合わせることにより達成できる。
例えば、トランス量の多いSBR、トランス量の多いBR、ビニル量の多いBR等を組み合わせればよい。
【0018】
以下、上記ゴム組成物に使用可能な薬品について説明する。
【0019】
上記タイヤ用ゴム組成物は、スチレンブタジエンゴム(SBR)及び/又はポリブタジエン(BR)を含有するが、効果がより好適に得られるという理由から、SBR及びBRを含有することが好ましい。
【0020】
SBRとしては特に限定されず、例えば、乳化重合SBR(E−SBR)、溶液重合SBR(S−SBR)等、タイヤ工業において一般的なものを使用できる。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、ビニル量、トランス量が異なる2種以上のSBRを組み合わせて用いることが好ましい。
【0021】
SBRのスチレン量は、好ましくは10質量%以上、より好ましくは15質量%以上、更に好ましくは20質量%以上であり、また、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25質量%以下である。上記範囲内であると、効果がより好適に得られる傾向がある。
【0022】
SBRのビニル量は、好ましくは10モル%以上、より好ましくは15モル%以上、更に好ましくは20モル%以上であり、また、好ましくは80モル%以下、より好ましくは70モル%以下、更に好ましくは50モル%以下、特に好ましくは40モル%以下である。上記範囲内であると、効果がより好適に得られる傾向がある。
【0023】
SBRのトランス量は、好ましくは10モル%以上、より好ましくは15モル%以上、更に好ましくは20モル%以上、特に好ましくは40モル%以上、最も好ましくは60モル%以上であり、また、好ましくは90モル%以下、より好ましくは85モル%以下、更に好ましくは80モル%以下である。上記範囲内であると、効果がより好適に得られる傾向がある。
トランス量が上記範囲内(多量)のSBRを用いることで、極性の高い官能基がタイヤ表面により露出しやすくなり、タイヤ全体の親水性が向上するため、より高いウェットグリップ性能を得ることができる。
【0024】
SBRのシス量は、好ましくは3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、また、好ましくは40モル%以下、より好ましくは30モル%以下である。上記範囲内であると、効果がより好適に得られる傾向がある。
【0025】
本明細書において、SBRのビニル量、トランス量、シス量は、それぞれ、SBR中に含まれるブタジエンに基づく構成単位の含有量を100モル%とした場合の量を意味する。
【0026】
SBRは、非変性SBRでもよいし、変性SBRでもよい。
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、上記官能基を有する化合物(変性剤)で変性された末端変性SBR(末端に上記官能基を有する末端変性SBR)や、主鎖に上記官能基を有する主鎖変性SBRや、主鎖及び末端に上記官能基を有する主鎖末端変性SBR(例えば、主鎖に上記官能基を有し、少なくとも一方の末端を上記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。
【0027】
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)、アミド基が好ましい。
【0028】
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を使用することができる。
【0029】
SBRとしては、スチレン量が30質量%以上、トランス量が55モル%以下のSBR1、スチレン量が25質量%以下、トランス量が60モル%以上のSBR2が好ましく、SBR1とSBR2を併用することがより好ましい。
SBR1のスチレン量は、好ましくは35質量%以上であり、好ましくは50質量%以下、より好ましくは45質量%以下である。また、SBR1のトランス量は、好ましくは10モル%以上、より好ましくは15モル%以上、更に好ましくは20モル%以上、特に好ましくは40モル%以上である。
SBR2のスチレン量は、好ましくは10質量%以上、より好ましくは15質量%以上、更に好ましくは20質量%以上である。また、SBR2のトランス量は、好ましくは90モル%以下、より好ましくは85モル%以下、更に好ましくは80モル%以下である。
SBR1、2のビニル量、シス量は、上述のSBRのビニル量、シス量と同様である。
【0030】
ゴム成分100質量%中のSBRの含有量は、好ましくは10質量%以上であり、好ましくは20質量%以上、より好ましくは40質量%以上、更に好ましくは60質量%以上、特に好ましくは70質量%以上であり、100質量%であってもよいが、好ましくは90質量%以下、より好ましくは85質量%以下である。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
【0031】
ゴム成分100質量%中のSBR1の含有量は、好ましくは10質量%以上、より好ましくは25質量%以上であり、好ましくは60質量%以下、より好ましくは50質量%以下である。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
【0032】
ゴム成分100質量%中のSBR2の含有量は、好ましくは10質量%以上、より好ましくは35質量%以上であり、好ましくは70質量%以下、より好ましくは55質量%以下である。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
【0033】
ポリブタジエン(BR)としては特に限定されず、タイヤ工業において一般的なものを使用でき、例えば、高シス含量のハイシスBR、低シス含量のローシス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、希土類系触媒を用いて合成したBR(希土類BR)等を使用できる。また、シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン等の結晶性BRも使用できる。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。
【0034】
また、BRは、非変性BRでもよいし、変性BRでもよい。変性BRとしては、前述の官能基が導入された変性BRが挙げられる。好ましい態様は変性SBRの場合と同様である。
【0035】
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。
【0036】
なかでも、トランス量45モル%以上のBR1、シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン(BR2)が好ましく、シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン(BR2)がより好ましい。また、トランス量45モル%以上のBR1と、シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン(BR2)との併用も好ましい。
特に、シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエンを配合することで、ポリマー主鎖中の二重結合量が減少し、オゾンアタックによるポリマー分子鎖が切断される確率が減少し、ウェットグリップ性能及び耐摩耗性の経年劣化をより好適に抑制することができる。従来から、シンジオタクチックポリブタジエン結晶を含有するBR(例えば、宇部興産(株)性のVCR)も使用されているが、該BRの主鎖はシス−1,4結合である一方、シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン(BR2)では、主鎖がビニル−1,2結合である点で、ウェットグリップ性能及び耐摩耗性の経年劣化をより好適に抑制することができる。
【0037】
BR1のトランス量は、好ましくは45モル%以上、より好ましくは50モル%以上である。また、上記トランス量は、好ましくは70モル%以下、より好ましくは60モル%以下、更に好ましくは55モル%以下である。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
【0038】
BR1のビニル量は、好ましくは20モル%以下、より好ましくは15モル%以下である。また、上記ビニル量は、好ましくは5モル%以上、より好ましくは10モル%以上である。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
【0039】
BR1のシス量は、好ましくは20モル%以上、より好ましくは30モル%以上である。また、上記シス量は、好ましくは50モル%以下、より好ましくは40モル%以下である。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
【0040】
シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン(SPB、BR2)のビニル量は、好ましくは80モル%以上、より好ましくは85モル%以上、更に好ましくは90モル%以上、特に好ましくは93モル%以上であり、100モル%であってもよい。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
【0041】
BR2のトランス量、シス量は、それぞれ、好ましくは6モル%以下、より好ましくは3モル%以下であり、0モル%であってもよい。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
【0042】
BR2の融点は、特に限定されないが、好ましくは80℃以上、より好ましくは100℃以上、更に好ましくは105℃以上であり、好ましくは180℃以下、より好ましくは150℃以下、更に好ましくは130℃以下である。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
ここで、本明細書において、BRの融点は、JIS K7121に準拠して測定されるDSC曲線の融解ピーク温度である。
【0043】
BR2の結晶化度は、特に限定されないが、好ましくは15%以上、より好ましくは25%以上であり、好ましくは50%以下、より好ましくは40%以下である。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
ここで、本明細書において、結晶化度は、結晶化度0%の1,2−ポリブタジエンの密度を0.889g/cm
3、結晶化度100%の1,2−ポリブタジエンの密度を0.963g/cm
3として、水中置換法により測定した密度から換算した値である。
【0044】
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%以上であり、また、好ましくは40質量%以下、より好ましくは30質量%以下である。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
【0045】
ゴム成分100質量%中の上記BR1の含有量は、好ましくは5質量%以上、より好ましくは8質量%以上であり、好ましくは20質量%以下、より好ましくは15質量%以下である。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
【0046】
ゴム成分100質量%中の上記BR2(SPB)の含有量は、好ましくは5質量%以上、より好ましくは8質量%以上であり、好ましくは20質量%以下、より好ましくは15質量%以下である。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
【0047】
ゴム成分100質量%中のSBR、BRの合計含有量は、90質量%以上であり、好ましくは95質量%以上、より好ましくは98質量%以上であり、100質量%であってもよい。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
【0048】
SBR、BR以外に使用可能なゴム成分としては、例えば、イソプレン系ゴム、スチレンイソプレンブタジエンゴム(SIBR)、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)等のジエン系ゴムが挙げられる。ゴム成分は、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、ジエン系ゴムが好ましく、イソプレン系ゴムがより好ましい。
【0049】
ここで、ゴム成分は、重量平均分子量(Mw)が15万以上が好ましく、より好ましくは35万以上のゴムである。Mwの上限は特に限定されないが、好ましくは400万以下、より好ましくは300万以下である。
【0050】
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。なかでも、NRが好ましい。
【0051】
なお、本明細書において、重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフ(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 SUPERMULTIPORE 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。
また、シス量、ビニル量、トランス量は、
13C−NMR測定によって測定できる。また、スチレン量は、
1H−NMR測定によって測定できる。
なお、上記ゴム組成物のビニル量、上記ゴム組成物のトランス量、上記ゴム組成物のシス量は、
13C−NMR測定によってゴム組成物を直接測定してもよく、原料ゴムについて測定したビニル量、トランス量、シス量から、配合量に応じた比例計算により、算出してもよい。
【0052】
上記ゴム組成物は、充填剤(補強性充填剤)を含有する。
充填剤としては特に限定されないが、例えば、シリカ、カーボンブラック、炭酸カルシウム、タルク、アルミナ、クレー、水酸化アルミニウム、マイカ等が挙げられる。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。なかでも、シリカ、カーボンブラックが好ましく、シリカがより好ましい。また、シリカとカーボンブラックを併用することも好ましい。
【0053】
充填剤の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは20質量部以上、より好ましくは40質量部以上、更に好ましくは60質量部以上であり、また、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160質量部以下、特に好ましくは130質量部以下、最も好ましくは110質量部以下である。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
【0054】
カーボンブラックとしては、特に限定されず、N134、N110、N220、N234、N219、N339、N330、N326、N351、N550、N762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。
【0055】
カーボンブラックの窒素吸着比表面積(N
2SA)は、好ましくは80m
2/g以上、より好ましくは100m
2/g以上であり、また、好ましくは200m
2/g以下、より好ましくは150m
2/g以下、更に好ましくは125m
2/g以下である。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
なお、本明細書において、カーボンブラックのN
2SAは、JIS K6217−2:2001に準拠して測定される値である。
【0056】
カーボンブラックとしては、例えば、旭カーボン(株)、キャボットジャパン(株)、東海カーボン(株)、三菱化学(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。
【0057】
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質量部以上であり、また、好ましくは80質量部以下、より好ましくは50質量部以下、更に好ましくは30質量部以下、特に好ましくは20質量部以下、最も好ましくは10質量部以下である。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
【0058】
シリカとしては、例えば、乾式法シリカ(無水ケイ酸)、湿式法シリカ(含水ケイ酸)等が挙げられるが、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種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0059】
シリカの窒素吸着比表面積(N
2SA)は、40m
2/g以上、好ましくは70m
2/g以上、より好ましくは80m
2/g以上、更に好ましくは140m
2/g以上、特に好ましくは160m
2/g以上である。また、上記N
2SAは、好ましくは600m
2/g以下、より好ましくは300m
2/g以下、更に好ましくは250m
2/g以下、特に好ましくは200m
2/g以下である。上記範囲内であると、効果がより好適に得られる傾向がある。
なお、シリカのN
2SAは、ASTM D3037−81に準じてBET法で測定される値である。
【0060】
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。
【0061】
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20質量部以上、特に好ましくは40質量部以上、最も好ましくは60質量部以上、より好ましくは80質量部以上、更に好ましくは100質量部以上であり、また、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160質量部以下、特に好ましくは140質量部以下である。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
【0062】
上記ゴム組成物において、充填剤(補強性充填剤)100質量%中のシリカの含有量は、好ましくは30質量%以上、より好ましくは50質量%以上、更に好ましくは70質量%以上、特に好ましくは85質量%以上、最も好ましくは90質量%以上であり、100質量%であってもよい。上記範囲内であると、効果がより好適に得られる傾向がある。
【0063】
上記ゴム組成物がシリカを含有する場合、更にシランカップリング剤を含有することが好ましい。
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、3−メルカプトプロピ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などのメルカプト系、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、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、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、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、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などがあげられる。市販されているものとしては、例えば、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。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、効果がより良好に得られる傾向がある点から、スルフィド系シランカップリング剤が好ましく、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィドなどのジスルフィド結合を有するジスルフィド系シランカップリング剤がより好ましい。
【0064】
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3質量部以上、より好ましくは6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15質量部以下、更に好ましくは10質量部以下である。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
【0065】
上記ゴム組成物は、架橋剤(加硫剤)として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。
硫黄以外の加硫剤としては、例えば、有機過酸化物等が挙げられる。
【0066】
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。
【0067】
加硫剤(好ましくは硫黄)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0.2質量部以上、更に好ましくは0.3質量部以上、特に好ましくは0.5質量部以上であり、また、好ましくは5質量部以下、より好ましくは3質量部以下、更に好ましくは2質量部以下、特に好ましくは1.5質量部以下である。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
【0068】
上記ゴム組成物は、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く、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の併用がより好ましい。
【0069】
加硫促進剤としては、例えば、川口化学(株)、大内新興化学(株)、ラインケミー社製等の製品を使用できる。
【0070】
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質量部以上、更に好ましくは2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。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
【0071】
上記ゴム組成物は、樹脂を含有してもよい。
樹脂としては、特に限定されないが、例えば、固体状のアルキルフェノール系樹脂、スチレン系樹脂、クマロンインデン樹脂、テルペン系樹脂、ロジン系樹脂、アクリル系樹脂、ジシクロペンタジエン系樹脂(DCPD系樹脂)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。
【0072】
樹脂としては、例えば、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、JXエネルギー(株)、荒川化学工業(株)、田岡化学工業(株)等の製品を使用できる。
【0073】
樹脂の含有量は、ゴム成分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3質量部以上、更に好ましくは5質量部以上である。また、上記含有量は、好ましくは80質量部以下、より好ましくは50質量部以下、更に好ましくは20質量部以下である。
【0074】
上記ゴム組成物は、軟化剤を含んでもよい。
軟化剤としては特に限定されないが、オイル、液状ジエン系重合体などが挙げられる。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。
【0075】
オイルとしては、例えば、プロセスオイル、植物油脂、又はその混合物が挙げられる。プロセスオイルとしては、例えば、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を用いることができる。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、落花生湯、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。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、効果が良好に得られるという理由から、プロセスオイルが好ましく、アロマ系プロセスオイルがより好ましい。
【0076】
オイルとしては、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。
【0077】
液状ジエン系重合体は、常温(25℃)で液体状態のジエン系重合体である。
液状ジエン系重合体の重量平均分子量(Mw)は、好ましくは3.0×10
3以上、より好ましくは4.0×10
3以上であり、好ましくは1.0×10
5以下、より好ましくは1.5×10
4以下である。上記範囲内であると、効果がより好適に得られる。
【0078】
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。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、効果がより好適に得られるという理由から、液状SBRが好ましい。
【0079】
液状ジエン系重合体としては、例えば、サートマー社、(株)クラレ等の製品を使用できる。
【0080】
軟化剤(好ましくはオイル)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8質量部以上であり、また、好ましくは40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。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。なお、本明細書において、軟化剤の含有量には、ゴム(油展ゴム)に含まれるオイルの量も含まれる。
【0081】
上記ゴム組成物は、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。
【0082】
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。
【0083】
ワックスの含有量は、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。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
【0084】
上記ゴム組成物は、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。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く、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の併用がより好ましい。
【0085】
老化防止剤としては、例えば、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。
【0086】
老化防止剤の含有量は、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。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
【0087】
上記ゴム組成物は、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。
【0088】
ステアリン酸の含有量は、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。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
【0089】
上記ゴム組成物は、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。
【0090】
酸化亜鉛の含有量は、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。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
【0091】
上記ゴム組成物には、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添加剤を更に配合してもよい。これらの添加剤の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、0.1〜200質量部が好ましい。
【0092】
上記ゴム組成物は、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。
【0093】
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100〜180℃、好ましくは120〜170℃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80〜110℃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。加硫時間は、通常5〜15分である。
【0094】
上記ゴム組成物は、例えば、トレッド(キャップトレッド)、サイドウォール、ベーストレッド、アンダートレッド、クリンチ、ビードエイペックス、ブレーカークッションゴム、カーカスコード被覆用ゴム、インスレーション、チェーファー、インナーライナー等や、ランフラットタイヤのサイド補強層などのタイヤ部材に(タイヤ用ゴム組成物として)用いることができる。なかでも、トレッドに好適に用いられる。
【0095】
本発明のタイヤ(空気入りタイヤ等)は、上記ゴム組成物を用いて通常の方法によって製造される。すなわち、必要に応じて各種添加剤を配合したゴム組成物を、未加硫の段階でタイヤの各部材(特に、トレッド(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してタイヤを製造することができる。
【0096】
上記タイヤとしては、特に限定されず、例えば、空気入りタイヤ、ソリッドタイヤ、エアレスタイヤ等が挙げられる。なかでも、空気入りタイヤが好ましい。
【0097】
上記タイヤは、乗用車用タイヤ、大型乗用車用、大型SUV用タイヤ、トラック・バス用タイヤ、二輪車用タイヤ、競技用タイヤ、スタッドレスタイヤ(冬用タイヤ)、オールシーズンタイヤ、ランフラットタイヤ、航空機用タイヤ、鉱山用タイヤ等として好適に用いられる。
【実施例】
【0098】
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。
【0099】
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。
SBR1:下記製造例1で作製した変性SBR(スチレン量:40質量%、シス量:21モル%、トランス量:49モル%、ビニル量:30モル%、Mw:95万)
SBR2:特開2018−76432号公報に記載の重合体(7)の製造方法に従い重合した両末端変性E−SBR(スチレン量:23.5質量%、シス量:12モル%、トランス量:71モル%、ビニル量:17モル%)
BR1:下記製造例2で作製した変性BR(シス量:36モル%、トランス量:52モル%、ビニル量:12モル%、Mw:55万)
BR2:JSR(株)製のRB840(シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン、融点:126℃、シス量:3モル%、トランス量:3モル%、ビニル量:94モル%、結晶化度:36%)
カーボンブラック:三菱化学(株)製のシーストI(N220、N
2SA:114m
2/g)
シリカ:エボニックデグッサ社製のウラトシルVN3(N
2SA:175m
2/g)
ステアリン酸:日油(株)製のステアリン酸「椿」
ワックス:日本精蝋(株)製のオゾエース0355
オイル:出光興産(株)製のダイアナプロセスNH−70S(アロマ系プロセスオイル)
シランカップリング剤:エボニックデグッサ社製のSi266(ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド)
酸化亜鉛:三井金属工業(株)製の酸化亜鉛2種
老化防止剤1:大内新興化学工業(株)製のノクラック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)
老化防止剤2:大内新興化学工業(株)製のノクラックRD(ポリ(2,2,4−トリメチル−1,2−ジヒドロキノリン))
5%オイル硫黄:鶴見化学工業(株)製の粉末硫黄(5%オイル含有)
加硫促進剤CZ:住友化学(株)製のソクシノール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DPG:住友化学(株)製のソクシノールD(N,N’−ジフェニルグアニジン)
【0100】
(製造例1)
窒素置換されたオートクレーブ反応器に、シクロヘキサン、テトラヒドロフラン、スチレン、及び1,3−ブタジエンを仕込んだ。反応器の内容物の温度を20℃に調整した後、n−ブチルリチウムを添加して重合を開始した。断熱条件で重合し、最高温度は85℃に達した。重合転化率が99%に達した時点で1,3−ブタジエンを追加し、更に5分重合させた後、N,N−ビス(トリメチルシリル)−3−アミノプロピルトリエトキシシランを変性剤として加えて反応を行った。重合反応終了後、2,6−ジ−tert−ブチル−p−クレゾールを添加した。次いで、スチームストリッピングにより脱溶媒を行い、11
0℃に調温された熱ロールにより乾燥してSBR1を得た。
【0101】
(製造例2)
窒素雰囲気下、メスフラスコに3−ジメチルアミノプロピルトリメトキシシランを入れ、さらに無水ヘキサンを加えて、末端変性剤を作成した。
充分に窒素置換した耐圧容器にn−ヘキサン、ブタジエン、TMEDAを加え、60℃に昇温した。次に、ブチルリチウムを加えた後、50℃に昇温させ3時間撹拌した。次に、上記末端変性剤を追加し30分間撹拌を行った。反応溶液にメタノール及び2,6−tert−ブチル−p−クレゾールを添加後、反応溶液をメタノールが入ったステンレス容器に入れて凝集体を回収した。得られた凝集体を24時間減圧乾燥させ、変性ブタジエンゴム(BR1)を得た。
【0102】
(実施例及び比較例)
表1に示す配合処方にしたがい、(株)神戸製鋼所製の1.7Lバンバリーミキサーを用いて、硫黄及び加硫促進剤以外の薬品を150℃の条件下で4分間混練りし、混練り物を得た。次に、得られた混練り物に硫黄及び加硫促進剤を添加し、オープンロールを用いて、80℃の条件下で4分間練り込み、未加硫ゴム組成物を得た。更に、得られた未加硫ゴム組成物を170℃で12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。
また、得られた未加硫ゴム組成物をトレッドの形状に成形し、他のタイヤ部材とともに貼り合わせて未加硫タイヤを作製し、170℃の条件下で10分間プレス加硫して試験用タイヤ(サイズ:195/65R15)を得た。
【0103】
得られた加硫ゴム組成物、試験用タイヤを40℃のオーブンで60日静置し、経年劣化後の加硫ゴム組成物、試験用タイヤを得た。
【0104】
得られた加硫ゴム組成物(新品)、加硫ゴム組成物(経年劣化後)、試験用タイヤ(新品)、試験用タイヤ(経年劣化後)を用いて以下の評価を行った。結果を表1に示す。
【0105】
<ウェットグリップ性能>
得られた加硫ゴム組成物を用いて、スタンレー社製のポータブルスキッドテスターを用いてASTM E303−83の方法に従って測定し、実施例1の加硫ゴム組成物(新品)を105としたときの指数で表示した(ウェットグリップ性能指数)。指数が大きいほど、制動距離が短く、ウェットスキッド性能(ウェットグリップ性能)に優れることを示す。ここで、ウェットグリップ性能(劣化前)指数が80以上の場合に、良好なウェットグリップ性能を有していると判断した。
更に、新品、経年劣化後の各加硫ゴム組成物の評価結果に基づいて、ウェットグリップ性能維持率を算出した。ウェットグリップ性能維持率が大きいほど、ウェットグリップ性能の経年劣化抑制性能に優れることを示す。ここで、ウェットグリップ性能維持率が80以上の場合に、良好なウェットグリップ性能の経年劣化抑制性能を有していると判断した。
【0106】
<耐摩耗性>
各試験用タイヤ(新品)、試験用タイヤ(経年劣化後)を国産FF車に装着し、走行距離8000km後のタイヤトレッド部の溝深さを測定し、タイヤ溝深さが1mm減るときの走行距離を算出し、実施例13を100とした時の指数で表示した(耐摩耗性指数)。指数が大きいほど、タイヤ溝深さが1mm減るときの走行距離が長く、耐摩耗性に優れることを示す。
更に、新品、経年劣化後の各試験用タイヤの評価結果に基づいて、耐摩耗性維持率を算出した。耐摩耗性維持率が大きいほど、耐摩耗性の経年劣化抑制性能に優れることを示す。ここで、耐摩耗性維持率が80以上の場合に、良好な耐摩耗性の経年劣化抑制性能を有していると判断した。
【0107】
【表1】
【0108】
表1より、スチレンブタジエンゴム及びポリブタジエンの合計含有量が90質量%以上であるゴム成分と、充填剤と、加硫剤とを含むゴム組成物であって、スチレンブタジエンゴムのブタジエン部分とポリブタジエンとを併せて見たときに、ゴム組成物全体において、ブタジエンに基づく構成単位の含有量を100モル%として、ビニル量が20モル%以上、トランス量が50モル%以上である実施例は、良好なウェットグリップ性能を有しつつ、ウェットグリップ性能及び耐摩耗性の経年劣化抑制性能に優れることが分かった。