JP2019089911A - タイヤ用ゴム組成物およびタイヤ - Google Patents
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Abstract
Description
ゴム成分とフィラーとを含む、タイヤ用ゴム組成物であって、
前記ゴム成分は、ゴム成分Aとゴム成分Bとを少なくとも含み、
前記フィラーは、カーボンブラックおよびシリカからなる群より選択される1種以上であり、
前記タイヤ用ゴム組成物は、フィラーの分配率が異なる2相以上のポリマー相で構成されており、
前記ゴム成分Aは、ポリマー相Aを構成しており、
前記ゴム成分Bは、ポリマー相Bを構成しており、
前記ポリマー相Aに前記フィラーの全配合量の85%以上が存在し、
前記タイヤ用ゴム組成物の加硫物のtanδ曲線において、前記ポリマー相AのtanδのピークAと、前記ポリマー相BのtanδのピークBとが存在し、
ピークAの温度がピークBの温度よりも高く、
ピークAとピークBの温度差が、45℃以上である、タイヤ用ゴム組成物である。
本発明に係るタイヤ用ゴム組成物によれば、低転がり抵抗性とWET性能とを高度に両立可能である。
本発明に係るタイヤによれば、低転がり抵抗性とWET性能とを高度に両立することができる。
本発明に係るタイヤ用ゴム組成物は、
ゴム成分とフィラーとを含む、タイヤ用ゴム組成物であって、
前記ゴム成分は、ゴム成分Aとゴム成分Bとを少なくとも含み、
前記フィラーは、カーボンブラックおよびシリカからなる群より選択される1種以上であり、
前記タイヤ用ゴム組成物は、フィラーの分配率が異なる2相以上のポリマー相で構成されており、
前記ゴム成分Aは、ポリマー相Aを構成しており、
前記ゴム成分Bは、ポリマー相Bを構成しており、
前記ポリマー相Aに前記フィラーの全配合量の85%以上が存在し、
前記タイヤ用ゴム組成物の加硫物のtanδ曲線において、前記ポリマー相AのtanδのピークAと、前記ポリマー相BのtanδのピークBとが存在し、
ピークAの温度がピークBの温度よりも高く、
ピークAとピークBの温度差が、45℃以上である、タイヤ用ゴム組成物である。
本発明に係るタイヤ用ゴム組成物は、ゴム成分として、ゴム成分Aとゴム成分Bとを少なくとも含む。
ゴム成分Aは、ゴム成分Bのポリマー相Bと異なるポリマー相Aを形成できるもの、すなわち、ポリマー相Bと非相溶の相を形成できるものであれば特に限定されず、公知のゴム成分を適宜選択して用いることができる。
変性剤は、フィラー(例えば、シリカ)に対して相互作用性を有する官能基を含む変性剤であることが好ましく、ケイ素原子、窒素原子及び酸素原子から選ばれる少なくとも1つの原子を有する変性剤であることがより好ましく、ケイ素原子と酸素原子、又はケイ素原子と窒素原子を一分子中に有する変性剤であることが特に好ましく、ケイ素原子と酸素原子と窒素原子を一分子中に有する変性剤であることが最も好ましい。
そして、当該アルコキシシラン化合物については、特に限定はされないものの、下記一般式(I)で表されるアルコキシシラン化合物であることがより好ましい。
これらの中でも、N−(1,3−ジメチルブチリデン)−3−(トリエトキシシリル)−1−プロパンアミン、テトラエトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシランが好適である。これらは、一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
そして、当該ヒドロカルビルオキシシラン化合物は、下記一般式(II)で表されるヒドロカルビルオキシシラン化合物であることが好ましい。
上記加水分解性基を有する第一もしくは第二アミノ基又は上記加水分解性基を有するメルカプト基における加水分解性基として、トリメチルシリル基又はtert−ブチルジメチルシリル基が好ましく、トリメチルシリル基が特に好ましい。
なお、本発明において、「炭素数1〜20の一価の脂肪族もしくは脂環式炭化水素基」とは、「炭素数1〜20の一価の脂肪族炭化水素基もしくは炭素数3〜20の一価の脂環式炭化水素基」をいう。二価の炭化水素基の場合も同様である。
上記一般式(II)で表されるヒドロカルビルオキシシラン化合物の具体例としては、〔N,N−ビス(トリメチルシリル)−(3−アミノ−1−プロピル)〕(メチル)(ジエトキシ)シランが好適に挙げられる。
また、式X〜XIIを満たす化合物の中でも、特に、N1,N1,N7−テトラメチル−4−((トリメトキシシリル)メチル)−1,7へプタン、2−((ヘキシル−ジメトキシシリル)メチル)−N1,N1,N3,N3−2−ペンタメチルプロパン−1,3−ジアミン、N1−(3−(ジメチルアミノ)プロピル−N3,N3−ジメチル−N1−(3−(トリメトキシシリル)プロピル)プロパン−1,3−ジアミン、4−(3−(ジメチルアミノ)プロピル)−N1,N1,N7,N7−テトラメチル−4−((トリメトキシシリル)メチル)へプタン−1,7−ジアミン、が好ましく、
式XIIIを満たす化合物の中でも、特に、N,N−ジメチル−2−(3−(ジメトキシメチルシリル)プロポキシ)エタンアミン、N,N−ビス(トリメチルシリル)−2−(3−(トリメトキシシリル)プロポキシ)エタンアミン、N,N−ジメチル−2−(3−(トリメトキシシリル)プロポキシ)エタンアミン、N,N−ジメチル−3−(3−(トリメトキシシリル)プロポキシ)プロパン−1−アミンが好ましい。
このリチウムアミド化合物としては、リチウムヘキサメチレンイミド、リチウムピロリジド、リチウムピぺリジド、リチウムへプタメチレンイミド、リチウムドデカメチレンイミド、リチウムジメチルアミド、リチウムジエチルアミド、リチウムジブチルアミド、リチウムジプロピルアミド、リチウムジへプチルアミド、リチウムジへキシルアミド、リチウムジオクチルアミド、リチウムジ−2−エチルへキシルアミド、リチウムジデシルアミド、リチウム−N−メチルピベラジド、リチウムエチルプロピルアミド、リチウムエチルブチルアミド、リチウムエチルベンジルアミド及びリチウムメチルフェネチルアミドから選ばれる少なくとも一種の化合物であることが好適に例示される。例えば、リチウムヘキサメチレンイミドのアミド部分となる変性剤はヘキサメチレンイミンであり、リチウムピロリジドのアミド部分となる変性剤はピロリジンであり、リチウムピぺリジドのアミド部分となる変性剤はピペリジンである。
ゴム成分Bは、ゴム成分Aのポリマー相Aと異なるポリマー相Bを形成できるものであれば特に限定されず、公知のゴム成分を適宜選択して用いることができる。
本発明に係るタイヤ用ゴム組成物では、少なくともゴム成分Aとゴム成分Bとを含めばよく、その他のゴム成分が含まれていてもよい。その他のゴム成分としては、例えば、ブタジエンゴム、合成イソプレンゴム、スチレンイソプレンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、クロロプレンゴムなどが挙げられる。その他のゴム成分は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明に係るタイヤ用ゴム組成物は、フィラーを含む。フィラーは、カーボンブラックおよびシリカからなる群より選択される1種以上である。フィラーは、公知のフィラーを適宜選択して用いることができる。フィラーは、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
シリカとしては、特に限定されず、公知のシリカを適宜選択して用いることができる。シリカとしては、例えば、湿式シリカ(含水ケイ酸)、乾式シリカ(無水ケイ酸)、ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウムなどが挙げられる。
カーボンブラックとしては、特に限定されず、公知のカーボンブラックを適宜選択して用いることができる。例えば、GPF、FEF、HAF、ISAF、SAFグレードのカーボンブラックなどが挙げられる。カーボンブラックは、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
フィラーとして、シリカを用いる場合、シランカップリング剤を用いてもよい。シランカップリング剤としては、公知のシランカップリング剤を適宜選択して用いることができる。例えば、国際公開第2015/079703号、国際公開第2016/084370号などに記載のシランカップリング剤などが挙げられる。
本発明に係るタイヤ用ゴム組成物は、熱可塑性樹脂を含んでいてもよい。熱可塑性樹脂としては、公知の熱可塑性樹脂を適宜選択して用いることができる。熱可塑性樹脂は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明に係るタイヤ用ゴム組成物は、無機物を含んでいてもよい。ただし、この無機物には、上記フィラーは含まれないものとする。無機物をタイヤ用ゴム組成物に配合することにより、WET性能がより高まる。無機物としては、公知の無機物を適宜選択して用いることができる。無機物は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明に係るタイヤ用ゴム組成物は、加硫ゴム粉砕物を含んでいてもよい。加硫ゴム粉砕物をタイヤ用ゴム組成物に配合することにより、WET性能がより高まる。加硫ゴム粉砕物としては、公知の加硫ゴム粉砕物を適宜選択して用いることができる。加硫ゴム粉砕物は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明に係るタイヤ用ゴム組成物は、オイルを含んでいてもよい。公知のオイルを適宜選択して用いることができる。オイルは、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明に係るタイヤ用ゴム組成物は、軟化剤を含んでいてもよい。軟化剤としては、公知の軟化剤を適宜選択して用いることができる。軟化剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明に係るタイヤ用ゴム組成物には、上記成分の他、タイヤ用ゴム組成物に配合される公知の添加剤を適宜配合してもよい。このような添加剤としては、例えば、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、補強剤、加硫助剤、着色剤、難燃剤、滑剤、発泡剤、加工助剤、酸化防止剤、スコーチ防止剤、紫外線防止剤、帯電防止剤、着色防止剤などが挙げられる。これらは、それぞれ、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明に係るタイヤは、上記いずれかのタイヤ用ゴム組成物を用いた、タイヤである。これにより、低転がり抵抗性とWET性能とを高度に両立することができる。本発明に係るタイヤ用ゴム組成物のタイヤにおける適用部位としては、特に限定されないが、例えば、トレッド、ベーストレッド、サイドウォール、サイド補強ゴムおよびビードフィラーなどが挙げられる。特にトレッドが好ましい。
(ゴム成分)
天然ゴム(NR):Tg=−65℃
未変性SBR:Tg=−30℃
変性SBR:Tg=−30℃
(フィラー)
カーボンブラック:ISAF
シリカ:東ソー・シリカ社製の商品名Nipsil(登録商標) AQ
(オイル)
オイル1:「A/O MIX」、JXTGエネルギー社製、Tg=−40℃
オイル2:「スーパーオイルY22」、JXTGエネルギー社製、Tg=−80℃
(軟化剤)
軟化剤1:オクチルオレエート、Tg=−90℃
(熱可塑性樹脂)
熱可塑性樹脂1:T−REZ RD104、東燃化学社製、Tg=100℃
熱可塑性樹脂2:日石ネオポリマー140、JXTGエネルギー社製、Tg=145℃
(加硫ゴム粉砕物)
粉ゴム:Lehigh Technologies Inc.製、粒径10〜200μm
(無機物)
水酸化アルミニウム:昭和電工社製の商品名ハイジライト(登録商標)、粒径1〜1.3μm
炭酸カルシウム:シルバーW、白石工業社製、粒径1.5μm
(その他)
老化防止剤:N−フェニル−N’−(1,3−ジメチルブチル)−p−フェニレンジアミン、大内新興化学工業社製の商品名ノクラック 6C
加硫促進剤1:1,3−ジフェニルグアニジン、大内新興化学工業社製の商品名ノクセラーD
加硫促進剤2:ビス(2−ベンゾチアゾリル)ペルスルフィド、大内新興化学工業社製の商品名ノクセラーDM−P
加硫促進剤3:N−(tert−ブチル)−2−ベンゾチアゾールスルフェンアミド、三新化学工業社製の商品名サンセラーNS−G
AFM:ASYLUM RESEARCH社製の商品名MFP−3D
動的引張粘弾性測定試験機:上島製作所社製スペクトロメーター
窒素置換された内容積5リットルのオートクレーブ反応器に、シクロヘキサン2,500g、テトラヒドロフラン25g、スチレン100g、1,3−ブタジエン390gを仕込んだ。反応器内容物の温度を10℃に調整した後、n−ブチルリチウム375mgを添加して重合を開始した。重合は断熱条件で実施し、最高温度は85℃に達した。重合転化率が99%に達した時点で、ブタジエン10gを追加し、さらに5分重合させた後、四塩化シラン100mgを加えて5分間反応を行い、続けてN,N−ビス(トリメチルシリル)アミノプロピルメチルジエトキシシラン1,020mgを加えて15分間反応を行った。反応後の重合体溶液に、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、110℃に調温された熱ロールによりゴムを乾燥し、変性SBRを得た。
ミクロトームにより切削した試料の平滑面をAFMを用いて、任意の測定範囲2μm×2μmで撮像した。得られた画像をヒストグラムよりポリマー相とフィラー部分に3値化像に変換して得られた3値化像に基づき、ポリマー相AとBのそれぞれに含まれるフィラー面積を求め、当該画像中のフィラー総量に対するポリマー相Aのフィラーの分配率を算出した。ポリマー相の境界面にフィラーがある場合は、そのフィラーがより多く接しているポリマー相側に含まれるとした。算出に当たり、画像の端(辺)に接しているフィラーはカウントせず、9ピクセル以下のフィラーは、ノイズとみなしてカウントしなかった。
上記tanδ曲線の0℃におけるtanδの値について、比較例1の値を100として、指数表示した。数値が大きいほど、WET性能に優れる。
上記tanδ曲線の30℃における貯蔵弾性率E’の値について、比較例1の値を100として、指数表示した。数値が大きいほど、DRY−Hに優れる。
上記tanδ曲線の60℃におけるtanδの値の逆数について、比較例1の値を100として、指数表示した。数値が大きいほど、低転がり抵抗性に優れる。
Claims (12)
- ゴム成分とフィラーとを含む、タイヤ用ゴム組成物であって、
前記ゴム成分は、ゴム成分Aとゴム成分Bとを少なくとも含み、
前記フィラーは、カーボンブラックおよびシリカからなる群より選択される1種以上であり、
前記タイヤ用ゴム組成物は、フィラーの分配率が異なる2相以上のポリマー相で構成されており、
前記ゴム成分Aは、ポリマー相Aを構成しており、
前記ゴム成分Bは、ポリマー相Bを構成しており、
前記ポリマー相Aに前記フィラーの全配合量の85%以上が存在し、
前記タイヤ用ゴム組成物の加硫物のtanδ曲線において、前記ポリマー相AのtanδのピークAと、前記ポリマー相BのtanδのピークBとが存在し、
ピークAの温度がピークBの温度よりも高く、
ピークAとピークBの温度差が、45℃以上である、タイヤ用ゴム組成物。 - 前記ピークAの温度が、−30〜30℃の範囲内にある、請求項1に記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 前記ゴム成分Aが、前記フィラーと相互作用する変性基を有する、請求項1または2に記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 前記ゴム成分Aと、前記フィラーと、熱可塑性樹脂、無機物および加硫ゴム粉砕物からなる群より選択される1種以上とを混練りして得られるマスターバッチを用いて製造され、
前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度(Tg)が、前記ゴム成分Aのガラス転移温度(Tg)よりも高い、請求項1〜3のいずれか一項に記載のタイヤ用ゴム組成物。 - 前記マスターバッチと、前記ゴム成分Bと、オイルおよび軟化剤からなる群より選択される1種以上とを混練りして得られ、
前記オイルおよび軟化剤のガラス転移温度(Tg)が、前記ゴム成分Bのガラス転移温度(Tg)よりも低い、請求項4に記載のタイヤ用ゴム組成物。 - 前記ピークAの温度が、0℃以上の範囲内にある、請求項1〜5のいずれか一項に記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 前記ゴム成分Aのガラス転移温度(Tg)と前記ゴム成分Bのガラス転移温度(Tg)との差が30℃以上であり、かつ、ゴム成分Aのガラス転移温度(Tg)が、ゴム成分Bのガラス転移温度(Tg)よりも高い、請求項1〜6のいずれか一項に記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 前記ゴム成分Bのガラス転移温度(Tg)が、−50℃以下である、請求項1〜7のいずれか一項に記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 前記ゴム成分Bの配合量が、前記ゴム成分Aの配合量以上である、請求項1〜8のいずれか一項に記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 前記ゴム成分Aが、スチレンブタジエンゴムである、請求項1〜9のいずれか一項に記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 前記ゴム成分Aと、前記フィラーとを混練りして得られるマスターバッチを用いて製造され、
前記フィラーの配合量が、前記タイヤ用ゴム組成物に配合するフィラーの全配合量の85%以上である、請求項1〜10のいずれか一項に記載のタイヤ用ゴム組成物。 - 請求項1〜11のいずれか一項に記載のタイヤ用ゴム組成物を用いた、タイヤ。
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