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JP2018002904A - ゴム組成物 - Google Patents

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JP2018002904A
JP2018002904A JP2016132559A JP2016132559A JP2018002904A JP 2018002904 A JP2018002904 A JP 2018002904A JP 2016132559 A JP2016132559 A JP 2016132559A JP 2016132559 A JP2016132559 A JP 2016132559A JP 2018002904 A JP2018002904 A JP 2018002904A
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Abstract

【課題】良好な耐摩耗性を確保しつつ、高温グリップ性能に優れたゴム組成物を提供することを目的とする。
【解決手段】スチレンブタジエンゴムを10〜100質量%含むゴム成分、および酸価が30〜100mgKOH/g、ガラス転移温度が62〜83℃であるスチレンアクリル樹脂を含有するゴム組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は、スチレンブタジエンゴムを含むゴム成分および所定のスチレンアクリル樹脂を含有するゴム組成物に関する。
タイヤトレッド用ゴム組成物、特に高性能タイヤのトレッド用ゴム組成物は、優れた高温グリップ力が求められる。
スチレンアクリル樹脂は高温(例えば100℃)での複素弾性率(G*)が高く、ゴム組成物に配合することで高温グリップ性能が向上する。しかし、従来のスチレンアクリル樹脂は、スチレンブタジエンゴム(SBR)との相溶性が悪いという問題がある。そこで、練り回数を増やす、微粉砕加工、可塑剤や他の樹脂との混合などの対策が行われているが、本質的にSBRとの相溶性が悪いため、SBRと樹脂との絡みつきが十分でなく、十分な高温グリップ性能が得られていない。
特許文献1にはアクリル系樹脂を含有するトレッド用ゴム組成物により構成されたトレッドを有するタイヤとすることで、初期グリップ性能、走行中のグリップ性能及び耐摩耗性がバランス良く改善された空気入りタイヤが記載されているが、SBRとの相溶性は考慮されていない。
特開2016−037532号公報
本発明は、良好な耐摩耗性を確保しつつ、高温グリップ性能に優れたゴム組成物を提供することを目的とする。
本発明は、スチレンブタジエンゴムを10〜100質量%含むゴム成分、および酸価が30〜100mgKOH/g、ガラス転移温度が62〜83℃であるスチレンアクリル樹脂を含有するゴム組成物に関する。
前記スチレンアクリル樹脂のSP値が9.5〜11.5(cal/cm31/2であることが好ましい。
さらに、ゴム成分100質量部に対し、窒素吸着比表面積が151m2/g以上のカーボンブラックを5質量部以上含有することが好ましい。
さらに、アルコキシシリル基を2以上有する硫黄含有化合物を含有することが好ましい。
スチレンブタジエンゴムを含むゴム成分および所定のスチレンアクリル樹脂を含有する本発明のゴム組成物は、良好な耐摩耗性を確保しつつ、高温グリップ性能に優れる。
本発明のゴム組成物は、スチレンブタジエンゴムを10〜100質量%含むゴム成分、および酸価が30〜100mgKOH/g、ガラス転移温度が62〜83℃であるスチレンアクリル樹脂を含有する。
本発明のゴム組成物は、酸価が30〜100mgKOH/gであり、ガラス転移温度が62〜83℃であるスチレンアクリル樹脂を含有する。このスチレンアクリル樹脂は、SBRとの相溶性に優れ、混練工程での相溶性に優れるだけでなく、ゴム組成物の耐摩耗性を確保しつつ、高温グリップ性能を向上させることができる。これは走行中にブリードしたスチレンアクリル樹脂とタイヤに付着したゴムカス中のSBRとの馴染みがよいため、ゴムカスのG*が高くなり、耐摩耗性を確保しつつ、高温グリップ性能が向上することによるものと考えられる。
スチレンアクリル樹脂は、(メタ)アクリル成分とスチレンに由来する成分を構成要素とする共重合体であり、なかでも本発明の効果がより良好に得られるという理由から、無溶剤型スチレンアクリル樹脂が好ましい。無溶剤型アクリル樹脂は、副原料となる重合開始剤、連鎖移動剤、有機溶媒などを極力使用せずに、高温連続重合法(高温連続塊重合法)(米国特許第4,414,370号明細書、特開昭59−6207号公報、特公平5−58005号公報、特開平1−313522号公報、米国特許第5,010,166号明細書、東亜合成研究年報TREND2000第3号p42−45等に記載の方法)により合成されたスチレンアクリル樹脂である。なお、本明細書において、(メタ)アクリルは、メタクリルおよびアクリルを意味する。
スチレンアクリル樹脂は、実質的に副原料となる重合開始剤、連鎖移動剤、有機溶媒などを含まないことが好ましく、スチレンアクリル樹脂の純度は95質量%以上が好ましく、97質量%以上がより好ましい。
スチレンアクリル樹脂を構成する(メタ)アクリル成分としては、例えば、(メタ)アクリル酸や、(メタ)アクリル酸エステル(アルキルエステル、アリールエステル、アラルキルエステルなど)、(メタ)アクリルアミド、および(メタ)アクリルアミド誘導体などの(メタ)アクリル酸誘導体が挙げられる。なお、(メタ)アクリル酸は、アクリル酸およびメタクリル酸の総称である。
スチレンアクリル樹脂としては、水酸基、カルボキシル基、マレイン基、エポキシ基、シラノール基などの変性基を有するものも挙げられる。樹脂の自己凝集性が強く、かつアルコキシシリル基を有する硫黄含有化合物と水素結合または緩やかな結合が可能という理由から、カルボキシル基が好ましい。
スチレンアクリル樹脂の酸価は、30mgKOH/g以上であり、35mgKOH/g以上が好ましく、40mgKOH/g以上がより好ましい。酸価が30mgKOH/g未満の場合は、高温グリップ性能が不十分となる傾向がある。また、スチレンアクリル樹脂の酸価は、100mgKOH/g以下であり、90mgKOH/g以下が好ましく、80mgKOH/g以下がより好ましい。酸価が100mgKOH/gを超える場合は、本発明の効果が得られ難くなる傾向がある。なお、本明細書中のスチレンアクリル樹脂の酸価は、樹脂1g中に含まれる酸を中和するのに要する水酸化カリウムの量をミリグラム数で表したものであり、電位差滴定法(JIS K 0070:1992)により測定される値である。
スチレンアクリル樹脂のガラス転移温度(Tg)は、62℃以上であり、64℃以上が好ましく、66℃以上がより好ましい。Tgが62℃未満の場合は、高温グリップ性能が不十分となる傾向がある。また、スチレンアクリル樹脂のTgは、83℃以下であり、81℃以下が好ましく、79℃以下がより好ましい。Tgが83℃を超える場合は、本発明の効果が得られ難くなる傾向がある。なお、本明細書中のスチレンアクリル樹脂のガラス転移温度は、JIS K 7121に従い、昇温速度10℃/分の条件で示差走査熱量測定(DSC)を行って測定される値である。
スチレンアクリル樹脂のSP値は、極性基による自己凝集性の観点から9.5(cal/cm31/2以上が好ましく、9.7(cal/cm31/2以上が好ましく、9.9(cal/cm31/2以上がより好ましい。また、SP値はSBRとの相溶性の観点から11.5(cal/cm31/2以下が好ましく、11.3(cal/cm31/2以下が好ましく、11.1(cal/cm31/2以下がより好ましい。なお、本明細書中のSP値は、化合物の構造に基づいてHoy法によって算出された溶解度パラメーター(Solubility Parameter)を意味する。Hoy法とは、例えば、K.L.Hoy “Table of Solubility Parameters”, Solvent and Coatings Materials Research and Development Department, Union Carbites Corp.(1985)に記載された計算方法である。
スチレンアクリル樹脂のゴム成分100質量部に対する含有量は、1質量部以上が好ましく、2質量部以上がより好ましい。含有量が1質量部未満の場合は、本発明の効果が不十分となる傾向がある。また、スチレンアクリル樹脂の含有量は、10質量部以下が好ましく、8質量部以下がより好ましい。含有量が10質量部を超える場合は、SBR中での分散性が悪化し、耐摩耗性および走行初期グリップ性能(タイヤが暖まる前の路面凹凸追従性)が悪化する傾向がある。
スチレンブタジエンゴム(SBR)としては、特に限定されず、乳化重合SBR(E−SBR)、溶液重合SBR(S−SBR)などが挙げられ、油展されていても、油展されていなくてもよい。なかでも、グリップ性能の観点から、油展かつ高分子量のSBRが好ましい。また、フィラーとの相互作用力を高めた末端変性S−SBRや、主鎖変性S−SBRも使用可能である。これらSBRは、1種を用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
SBRのスチレン含量は、グリップ性能の観点から、12質量%以上が好ましく、20質量%以上がより好ましく、25質量%以上がさらに好ましく、30質量%以上が特に好ましい。また、スチレン含量が多すぎると、スチレン基が隣接し、ポリマーが硬くなりすぎ、架橋が不均一となりやすく、高温走行時のブロー性が悪化するおそれがあり、また、温度依存性が増大し、温度変化に対する性能変化が大きくなってしまい、走行中の安定したグリップ性能が良好に得られない傾向があることから、60質量%以下が好ましく、50質量%以下がより好ましく、40質量%以下がさらに好ましい。なお、本明細書において、SBRのスチレン含量は、1H−NMR測定により算出される。
SBRのビニル含量は、ゴム組成物の硬度(Hs)、グリップ性能の観点から好ましくは10%以上が好ましく、15%以上がより好ましい。また、グリップ性能、EB(耐久性)、耐摩耗性能の観点から、90%以下が好ましく、80%以下がより好ましく、70%以下がさらに好ましく、60%以下が特に好ましい。なお、本明細書において、SBRのビニル含量(1,2−結合ブタジエン単位量)は、赤外吸収スペクトル分析法によって測定できる。
SBRはまた、ガラス転移温度(Tg)が−70℃以上であることが好ましく、−40℃以上であることがより好ましい。該Tgは、10℃以下であることが好ましく、温帯冬期での脆化クラック防止の観点から5℃以下であることがより好ましい。なお、本明細書において、SBRのガラス転移温度は、JIS K 7121に従い、昇温速度10℃/分の条件で示差走査熱量測定(DSC)を行って測定される値である。
SBRの重量平均分子量(Mw)は、グリップ性能やブロー性の観点から、70万以上が好ましく、90万以上がより好ましく、100万以上がさらに好ましい。また、ブロー性すなわちフィラー分散性、架橋均一性の観点から、重量平均分子量は200万以下が好ましく、180万以下がより好ましい。なお、本明細書において、SBRの重量平均分子量は、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。
SBRのゴム成分中の含有量は、10〜100質量%であり、十分なグリップ性能が得られるという理由から、40質量%以上が好ましく、50質量%以上がより好ましい。高性能タイヤとする場合は、80質量%以上が特に好ましく、グリップ性能の観点からは100質量%が好ましい。なお、2種以上のSBRを併用する場合は全SBRの合計含有量を、本発明のゴム成分中のSBRの含有量とする。
前記ゴム成分はSBR以外のゴム成分を含むことができる。SBR以外のゴム成分としては、天然ゴム(NR)およびポリイソプレンゴム(IR)を含むイソプレン系ゴム、ブタジエンゴム(BR)、スチレンイソプレンブタジエンゴム(SIBR)、クロロプレンゴム(CR)、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)などのジエン系ゴム成分やブチル系ゴムが挙げられる。これらのゴム成分はSBRに加え、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、低燃費性能や耐摩耗性能、耐久性、グリップ性能のバランスの観点からSBRおよびBRを含有することが好ましい。
BRとしては、特に限定されず、例えば、日本ゼオン(株)製のBR1220、宇部興産(株)製のBR130B、BR150B等の高シス含有量のBR、日本ゼオン(株)製のBR1250H等の変性BR、宇部興産(株)製のVCR412、VCR617等のシンジオタクチックポリブタジエン結晶を含有するBR、ランクセス(株)製のBUNACB25等の希土類元素系触媒を用いて合成されるBR等を使用できる。これらBRは、1種を用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。なかでも、低燃費性能、耐摩耗性能の観点から、希土類元素系触媒を用いて合成されるBR(希土類系BR)が好ましい。
前記希土類系BRは、希土類元素系触媒を用いて合成されたブタジエンゴムであり、シス含量が高く、かつビニル含量が低いという特徴を有している。希土類系BRとしては、タイヤ製造において一般的なものを使用できる。
希土類系BRの合成に使用される希土類元素系触媒としては、公知のものが使用でき、例えば、ランタン系列希土類元素化合物、有機アルミニウム化合物、アルミノキサン、ハロゲン含有化合物、必要に応じてルイス塩基を含む触媒などが挙げられる。これらのなかでも、ランタン系列希土類元素化合物としてネオジム(Nd)含有化合物を用いたNd系触媒が特に好ましい。
ランタン系列希土類元素化合物としては、原子番号57〜71の希土類金属のハロゲン化物、カルボン酸塩、アルコラート、チオアルコラート、アミド等が挙げられる。なかでも、前記Nd系触媒が、高シス含量、低ビニル含量のBRが得られる点で好ましい。
有機アルミニウム化合物としては、AlRabc(式中、Ra、Rb、Rcは、同一若しくは異なって、水素または炭素数1〜8の炭化水素基を表す。)で表されるものを使用できる。アルミノキサンとしては、鎖状アルミノキサン、環状アルミノキサンが挙げられる。ハロゲン含有化合物としては、AlXkd 3-k(式中、Xはハロゲン、Rdは炭素数1〜20のアルキル基、アリール基またはアラルキル基、kは1、1.5、2または3を表す。)で表されるハロゲン化アルミニウム:Me3SrCl、Me2SrCl2、MeSrHCl2、MeSrCl3などのストロンチウムハライド;四塩化ケイ素、四塩化錫、四塩化チタン等の金属ハロゲン化物が挙げられる。ルイス塩基は、ランタン系列希土類元素化合物を錯体化するのに用いられ、アセチルアセトン、ケトン、アルコール等が好適に用いられる。
希土類元素系触媒は、ブタジエンの重合の際に、有機溶媒(n−ヘキサン、シクロヘキサン、n−ヘプタン、トルエン、キシレン、ベンゼン等)に溶解した状態で用いても、シリカ、マグネシア、塩化マグネシウム等の適当な担体上に担持させて用いてもよい。重合条件としては、溶液重合または塊状重合のいずれでもよく、好ましい重合温度は−30〜150℃であり、重合圧力は他の条件に依存して任意に選択してもよい。
希土類系BRのシス1,4結合含有率(シス含量)は、耐久性や耐摩耗性能の観点から、90質量%以上が好ましく、93質量%以上がより好ましく、95質量%以上がより好ましい。
希土類系BRのビニル含量は、耐久性や耐摩耗性能の観点から、1.8質量%以下が好ましく、1.5質量%以下がより好ましく、1.0質量%以下がさらに好ましく、0.8質量%以下が特に好ましい。なお、本明細書において、BRのビニル含量(1,2−結合ブタジエン単位量)およびシス含量(シス1,4結合含有率)は、赤外吸収スペクトル分析法によって測定できる。
BRを含有する場合の、ゴム成分中のBRの含有量は、耐摩耗性能、グリップ性能、低燃費性能の観点から、10質量%以上が好ましく、15質量%以上がより好ましく、20質量%以上がさらに好ましい。また該含有量は、耐摩耗性能、グリップ性能、低燃費性能の観点から、70質量%以下が好ましく、60質量%以下がより好ましく、グリップ性能が求められるタイヤでは40質量%以下が好ましい。
本発明のゴム組成物は、前記成分以外にも、ゴム組成物の製造に一般的に使用される配合剤、例えば、前記スチレンアクリル樹脂以外の樹脂成分、プロセスオイル、液状ポリマー、補強用充填剤、カップリング剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、パルミチン酸、ラウリン酸、脂肪酸亜鉛石けん、老化防止剤、ワックス、加硫剤、加硫促進剤などを適宜含有することができる。
補強用充填剤としては特に限定されず、カーボンブラックや白色充填剤が挙げられる。
前記カーボンブラックの窒素吸着比表面積(N2SA)は、グリップ性能および耐摩耗性能の観点から、151m2/g以上が好ましく、155m2/g以上がより好ましい。また、N2SAは、良好なフィラー分散性を確保するという観点から、600m2/g以下が好ましく、500m2/g以下がより好ましい。なお、本明細書中のカーボンブラックのN2SAは、JIS K 6217−2:2001に準拠してBET法で求められる値である。
カーボンブラックを含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、紫外線クラック防止や耐摩耗性の観点から5質量部以上が好ましく、7質量部以上がより好ましい。好ましいカーボンブラックの含有量は、使用されるタイヤ部材や、タイヤに期待されるグリップ性能、耐摩耗性能、低燃費性能により異なる。汎用タイヤのトレッド部など、シリカによりウェットグリップ性能を確保するタイヤの場合は、ゴム成分100質量部に対するカーボンブラックの含有量は5〜30質量部が好ましい。また、高性能タイヤのトレッド部など、カーボンブラックによりドライグリップ性能や耐摩耗性能を確保するタイヤの場合は、ゴム成分100質量部に対するカーボンブラックの含有量は、40〜150質量部が好ましい。
前記白色充填剤としては、シリカ、水酸化アルミニウム、硫酸マグネシウム、酸化ジルコニウム、アルミナ(酸化アルミニウム)、炭酸カルシウム、タルクなどが挙げられ、これらの白色充填剤を単独で用いることも、2種以上を組み合わせて用いることもできる。耐摩耗性能、耐久性、ウェットグリップ性能および低燃費性能に優れるという理由から、シリカが好ましい。
シリカのBET比表面積は、耐摩耗性能、ウェットグリップ性能および加工性の観点から、70〜300m2/gが好ましく、80〜280m2/gがより好ましく、90〜250m2/gがさらに好ましい。なお、本明細書におけるシリカのN2SAは、ASTM D3037−81に準じてBET法で測定される値である。
シリカを含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、ウェットグリップ性能の観点から、40質量部以上が好ましく、50質量部以上がより好ましい。また、シリカの含有量は、加工性、加硫後の冷却に伴うシュリンクを抑制する、破断抗力(TB)を確保するという理由から、150質量部以下が好ましく、140質量部以下がより好ましい。
前記カップリング剤としては、シランカップリング剤やカーボンカップリング剤が挙げられ、ゴム工業において従来使用されるカップリング剤を用いることができる。カップリング剤を含有する場合のシリカ100質量部に対する含有量は、6〜8質量部が好ましい。
また、本発明のゴム組成物は、アルコキシシリル基を有する硫黄含有化合物を含有することが好ましく、スチレンアクリル樹脂と併用することで、グリップ性能をより向上させることができるという理由から、アルコキシシリル基を2以上有する硫黄含有化合物を含有することがより好ましい。これは、スチレンアクリル樹脂のカルボキシル基とアルコキシシリル基を2以上有する硫黄含有化合物のアルコキシ基とが水素結合し、高分子量化することで、ゴム組成物中で疑似架橋が形成されるためであると考えられる。すなわち、カルボキシル基が多く、酸価が高いスチレンアクリル樹脂は、アルコキシシリル基を2以上有する硫黄含有化合物により高分子量化しやすいことから、酸価の高いスチレンアクリル樹脂とアルコキシシリル基を2以上有する硫黄含有化合物を併用することにより、本発明の効果をより効果的に発揮することができると考えられる。
アルコキシシリル基を2以上有する硫黄含有化合物におけるアルコキシ基は同一であっても異なっていてもよい。すなわち、アルコキシシリル基によって異なるアルコキシ基を有していてもよいし、異なるアルコキシ基を有していてもよい。各アルコキシシリル基におけるアルコキシ基は同一であっても異なっていてもよい。アルコキシシリル基を2以上有する硫黄含有化合物としては、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、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が挙げられる。
アルコキシシリル基を2以上有する硫黄含有化合物を含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、アルコキシシリル基を2以上有する硫黄含有化合物を含有することの効果が十分に発揮されることから、0.7質量部以上が好ましく、0.5質量部以上がより好ましい。また、アルコキシシリル基を2以上有する硫黄含有化合物の含有量は、シランカップリング剤としての機能を兼ねる場合、シリカの含有量に応じて決定することが好ましく、前述のシリカ100質量部に対するカップリング剤の含有量に包含されることが好ましい。
本発明のゴム組成物は、一般的な方法で製造できる。例えば、バンバリーミキサーやニーダー、オープンロールなどの一般的なゴム工業で使用される公知の混練機で、前記各成分のうち、架橋剤および加硫促進剤以外の成分を混練りした後、これに、架橋剤および加硫促進剤を加えてさらに混練りし、その後加硫する方法などにより製造できる。
本発明のゴム組成物は、グリップ力が必要な用途、すなわち、タイヤ、靴底ゴム、産業用ベルト、ブチル枠ゴム、パッキン、免震ゴム、薬栓等に使用でき、なかでも、靴底ゴム、産業用ベルト、空気入りタイヤのトレッドに好適であり、特に高性能タイヤのキャップトレッドにより好適である。
前記空気入りタイヤは、前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、前記成分を配合したゴム組成物を、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、タイヤ成形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。
前記空気入りタイヤは、乗用車用、トラック・バス用、スポーツカー用、2輪バイク用、競技用車両等のタイヤに用いることができるが、特に高性能タイヤとして好適に用いられる。本発明における高性能タイヤとは、グリップ性能(特に、ドライグリップ性能)に特に優れたタイヤであり、競技車両に使用する競技用タイヤをも含む概念であり、該競技用タイヤは、レースなどの競技用タイヤ、特にドライ路面に使用される競技用ドライタイヤに好適に適用できる。
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、これらのみに限定して解釈されるものではない。
実施例および比較例で使用した各種薬品について説明する。
変性SBR1:後述の変性SBR1の製造方法により調製(非油展、スチレン量:27質量%、ビニル含量:58%、Tg:−27℃、重量平均分子量:72万)
変性SBR2:後述の変性SBR2の製造方法により調製(油展37.5部、スチレン量:41質量%、ビニル含量:40%、Tg:−29℃、重量平均分子量:119万)
BR:ランクセス(株)製のCB25(Nd系触媒を用いて合成したハイシスBR、Tg:−110℃)
イソプレン系ゴム:TSR20(天然ゴム)
CB1:Orion社製のHP180(N2SA:175m2/g)
CB2:Orion社製のHP160(N2SA:153m2/g)
CB3:キャボットジャパン(株)製のショウブラックN110(N2SA:142m2/g)
シリカ:エボニックデグサ社製のULTRASIL VN3(N2SA:175m2/g)
アルコキシシリル化合物1:エボニックデグサ社製のSi69(ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド)
アルコキシシリル化合物2:エボニックデグサ社製のSi75(ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド)
アルコキシシリル化合物3:モメンティブ社製のNXT(3−オクタノイルチオプロピルトリエトキシシラン)
水酸化アルミニウム:昭和電工(株)製のハイジライトH43
スチレンアクリル樹脂1:東亞合成(株)製のARUFON UC−3120(無溶剤型スチレンアクリル樹脂(カルボキシル基含有)、純度:98質量%以上、Tg:72℃、酸価:74mgKOH/g、SP値:10.8(cal/cm31/2、Mw:3400)
スチレンアクリル樹脂2:東亞合成(株)製のGIR−16(無溶剤型スチレンアクリル樹脂(カルボキシル基含有)、純度:98質量%以上、Tg:62℃、酸価:33mgKOH/g、SP値:10.7(cal/cm31/2、Mw:3750)
スチレンアクリル樹脂3:東亞合成(株)製のGIR−7(無溶剤型スチレンアクリル樹脂(カルボキシル基含有)、純度:98質量%以上、Tg:54℃、酸価:72mgKOH/g、SP値:10.5(cal/cm31/2、Mw:8700)
スチレンアクリル樹脂4:東亞合成(株)製のARUFON UC−3900(無溶剤型スチレンアクリル樹脂(カルボキシル基含有)、純度:98質量%以上、Tg:60℃、酸価:108mgKOH/g、SP値:11.3(cal/cm31/2、Mw:4600)
スチレンアクリル樹脂5:東亞合成(株)製のARUFON UF−5041(無溶剤型スチレンアクリル樹脂(カルボキシル基含有)、純度:98質量%以上、Tg:77℃、酸価:260mgKOH/g、SP値:11.3(cal/cm31/2、Mw:7500)
スチレンアクリル樹脂6:東亞合成(株)製のARUFON UC−3910(無溶剤型スチレンアクリル樹脂(カルボキシル基含有)、純度:98質量%以上、Tg:85℃、酸価:200mgKOH/g、SP値:11.6(cal/cm31/2、Mw:8500)
スチレンアクリル樹脂7:東亞合成(株)製のARUFON UC−3920(無溶剤型スチレンアクリル樹脂(カルボキシル基含有)、純度:98質量%以上、Tg:102℃、酸価:240mgKOH/g、SP値:11.9(cal/cm31/2、Mw:15500)
スチレンアクリル樹脂8:東亞合成(株)製のARUFON UH−2170(無溶剤型スチレンアクリル樹脂(水酸基含有)、純度:98質量%以上、Tg:60℃、酸価:88mgKOH/g、SP値:10.8(cal/cm31/2、Mw:14000)
アクリル樹脂1:東亞合成(株)製のARUFON UC−3510(無溶剤型オールアクリル樹脂(カルボキシル基含有)、純度:98質量%以上、Tg:−50℃、酸価:70mgKOH/g、SP値:11.0(cal/cm31/2、Mw:2000)
アクリル樹脂2:東亞合成(株)製のARUFON UC−3000(無溶剤型オールアクリル樹脂(カルボキシル基含有)、純度:98質量%以上、Tg:65℃、酸価:74mgKOH/g、SP値:11.0(cal/cm31/2、Mw:10000)
老化防止剤1:住友化学(株)製のアンチゲン6C(6PPD、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224(TMQ、2,2,4−トリメチル−1,2−ジヒドロキノリン重合体)
可塑剤1:大八化学工業(株)製のTOP(トリス(2−エチルヘキシル)ホスフェート、凝固点:−72℃、Mw:435、引火点:204℃)
可塑剤2:大八化学工業(株)製のBXA−N(ビス(2−(2−ブトキシエトキシ)エチル)アジペート、凝固点:−19℃、Mw:435、引火点:207℃)
オイル:H&R社製のVIVATEC400(TDAEオイル)
樹脂1:ヤスハラケミカル(株)製のYSレジンTO125(芳香族テルペン樹脂、軟化点:125℃、Tg:64℃)
樹脂2:BASF社製のコレシン(フェノール系樹脂、軟化点:145℃、Tg:98℃)
樹脂3:ヤスハラケミカル(株)製のM125(水添スチレンテルペン樹脂、軟化点:125℃、Tg:65)
液状SBR:(株)クラレ製のL−SBR−820(Mw:10000)
酸化亜鉛:東邦亜鉛(株)製の銀嶺R
ステアリン酸:日本油脂(株)製のステアリン酸 椿
硫黄:細井化学工業(株)製のHK−200−5(オイル分5質量%)
加硫促進剤1:大内新興化学工業(株)製のノクセラーNS−G(TBBS、N−tert−ブチル−2−ベンゾチアジルスルフェンアミド)
加硫促進剤2:大内新興化学工業(株)製のノクセラーD(DPG、1,3−ジフェニルグアニジン)
加硫促進剤3:大内新興化学工業(株)製のノクセラーZTC(ジベンジルジチオカルバミン酸亜鉛)
(1)変性SBR1の製造方法
末端変性剤1の作製
窒素雰囲気下、100mlメスフラスコに3−(N,N−ジメチルアミノ)プロピルトリメトキシシラン(アヅマックス(株)製)を23.6g入れ、さらに無水ヘキサン(関東化学(株)製)を加え、全量を100mlにして作製した。
変性SBR1の調製
十分に窒素置換した30L耐圧容器にn−ヘキサンを18L、スチレン(関東化学(株)製)を740g、ブタジエンを1260g、テトラメチルエチレンジアミンを10mmol加え、40℃に昇温した。次に、1.6Mブチルリチウム(関東化学(株)製)を10ml加えた後、50℃に昇温させ3時間撹拌した。次に末端変性剤1を11ml追加し、30分間撹拌を行った。反応溶液にメタノール15mlおよび2,6−tert−ブチル−p−クレゾール0.1gを添加後、反応溶液を18Lの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SBR1を得た。結合スチレン量は27質量%、ビニル量は58%、Tg:−27℃、Mwは72万であった。
(2)変性SBR2の製造方法
末端変性剤2の作製
窒素雰囲気化、250mlメスフラスコに3−(N,N−ジメチルアミノ)プロピルトリメトキシシラン(アヅマックス(株)製)を20.8g入れ、さらに無水ヘキサン(関東化学(株)製)を加え、全量を250mlにして作製した。
変性SBR2の調製
十分に窒素置換した30L耐圧容器にn−ヘキサンを18L、スチレン(関東化学(株)製)を800g、ブタジエンを1200g、テトラメチルエチレンジアミンを1.1mmol加え、40℃に昇温した。次に、1.6Mブチルリチウム(関東化学(株)製)を1.8ml加えた後、50℃に昇温させ3時間撹拌した。次に末端変性剤2を4.1ml追加し、30分間撹拌を行った。反応溶液にメタノール15mlおよび2,6−tert−ブチル−p−クレゾール(大内新興化学(株)製)0.1gを添加後、TDAE1200gを添加し10分間撹拌を行った。その後、スチームストリッピング処理によって重合体溶液から凝集体を回収した。得られた凝集体を24時間減圧乾燥させ、変性SBR2を得た。結合スチレン量は41質量%、ビニル量は40%、Tg:−29℃、Mwは119万であった。
実施例および比較例
表1〜4に示す配合処方にしたがい、1.7Lの密閉型バンバリーミキサーを用いて、硫黄および加硫促進剤以外の薬品を排出温度170℃で5分間混練りし、混練物を得た。表1および2のシリカ配合処方は、得られた混練物を前記バンバリーミキサーにより、排出温度150℃で4分間、再度混練りした(リミル)。次に、2軸オープンロールを用いて、得られた混練物に硫黄および加硫促進剤を添加し、4分間、105℃になるまで練り込み、未加硫ゴム組成物を得た。さらに、得られた未加硫ゴム組成物をタイヤトレッドの形状に成形し、タイヤ成形機上で他のタイヤ部材とともに貼り合わせ、170℃で12分間加硫し、試験用タイヤ(タイヤサイズ:215/45R17)を製造した。得られた試験用タイヤについて下記評価を行った。
高温グリップ性能
試験用タイヤを排気量2000ccの国産FR車に装着し、ドライアスファルト路面のテストコースにて10周の実車走行を行った。その際における、ベストラップと最終ラップの操舵時のコントロールの安定性をテストドライバーが比較評価し、基準比較例を100として指数表示をした。数値が大きいほどドライ路面において、走行中・後期のグリップ性能の低下が小さく、走行中・後期の安定したグリップ性能(高温グリップ性能)が良好に得られることを示し、105以上を性能目標値とする。なお、表1および2の基準比較例を比較例1、表3および4の基準比較例を比較例13とした。
耐摩耗性
上記試験用タイヤを排気量2000ccの国産FR車に装着し、ドライアスファルト路面のテストコースにて実車走行を行った。その際におけるタイヤトレッドゴムの残溝量を計測し(新品時7.0mm)、それぞれ基準比較例の残溝量を100として指数表示した(耐摩耗性指数)。数値が大きいほど、耐摩耗性が高いことを示し、105以上を性能目標値とする。なお、表1および2の結果は比較例1を基準比較例に、表3および4の結果は比較例13を基準比較例とした。
Figure 2018002904
Figure 2018002904
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表1〜4の結果より、スチレンブタジエンゴムを含むゴム成分および所定のスチレンアクリル樹脂を含有する本発明のゴム組成物は、良好な耐摩耗性を確保しつつ、高温グリップ性能に優れることがわかる。

Claims (4)

  1. スチレンブタジエンゴムを10〜100質量%含むゴム成分、および酸価が30〜100mgKOH/g、ガラス転移温度が62〜83℃であるスチレンアクリル樹脂を含有するゴム組成物。
  2. 前記スチレンアクリル樹脂のSP値が9.5〜11.5(cal/cm31/2である請求項1記載のゴム組成物。
  3. さらに、ゴム成分100質量部に対し、窒素吸着比表面積が151m2/g以上のカーボンブラックを5質量部以上含有する請求項1または2記載のゴム組成物。
  4. さらに、アルコキシシリル基を2以上有する硫黄含有化合物を含有する請求項1〜3のいずれか1項に記載のゴム組成物。
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