JP2011174011A - Rubber composition for tire and pneumatic tire - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シリカを配合したタイヤ用ゴム組成物、及びそれを用いた空気入りタイヤに関するものである。 The present invention relates to a rubber composition for tires containing silica and a pneumatic tire using the same.
空気入りタイヤの低燃費性向上のためには、タイヤを構成するゴム組成物のヒステリシスロスを低減して低発熱性にすることが有効である。そこで、タイヤ用ゴム組成物において、充填剤としてのシリカを配合することが行われている。しかしながら、シリカは、粒子表面にシラノール基(Si−OH)を有し、親水性であるため、粒子同士が凝集しやすく、分散性に劣るという問題がある。そのため、シランカップリング剤を配合して、シリカの分散性を向上している。 In order to improve the fuel efficiency of a pneumatic tire, it is effective to reduce the hysteresis loss of the rubber composition constituting the tire so as to reduce heat generation. Accordingly, silica as a filler is blended in a tire rubber composition. However, since silica has a silanol group (Si—OH) on the particle surface and is hydrophilic, there is a problem that the particles are likely to aggregate and inferior in dispersibility. Therefore, the dispersibility of silica is improved by blending a silane coupling agent.
空気入りタイヤの低燃費化は、最近ますますその要求レベルが高くなっており、シリカの分散性を改良するため、シリカをシランカップリング剤で予め表面処理することが行われている。例えば、下記特許文献1には、チオシアネート基またはスルフィド結合を持ったアルコキシシラン化合物によって表面処理したシリカの製造方法、及びそのゴム組成物への配合が提案されている。 The demand level of pneumatic tires has recently been increasing, and in order to improve the dispersibility of silica, silica is preliminarily surface-treated with a silane coupling agent. For example, Patent Document 1 below proposes a method for producing silica surface-treated with an alkoxysilane compound having a thiocyanate group or a sulfide bond, and its blending into a rubber composition.
また、下記特許文献2には、シリカの分散性を向上するために、3−オクタノイルチオ−プロピルトリエトキシシランなどの保護化メルカプトシランで表面処理したシリカをトレッド用ゴム組成物に配合することが開示されている。
一方、下記特許文献3には、タイヤの湿潤路面における制動性能を向上するために、親水性の沈降シリカと、予め疎水化された沈降シリカとをブレンドして配合することが開示されている。しかしながら、この文献では、シリカの疎水化剤として脂肪酸を用いる点は開示されていない。また特にこの文献では、上記親水性シリカと疎水化されたシリカをゴム組成物に混合する際に、シランカップリング剤やアルコキシシランを配合しないことを特徴としており、すなわち、親水性シリカがそのままの親水性の状態でゴム組成物に存在していることを要件としており(2頁[0033]参照)、本発明を示唆するものではない。
On the other hand, Patent Document 3 below discloses blending blended hydrophilic precipitated silica and preliminarily hydrophobized precipitated silica in order to improve the braking performance on the wet road surface of the tire. However, this document does not disclose that a fatty acid is used as a hydrophobizing agent for silica. In particular, this document is characterized in that when the hydrophilic silica and the hydrophobized silica are mixed with the rubber composition, a silane coupling agent or an alkoxysilane is not blended, that is, the hydrophilic silica remains as it is. It is required to be present in the rubber composition in a hydrophilic state (see
本発明は、低発熱性に優れたタイヤ用ゴム組成物、及びそれを用いることで低燃費性を向上することができる空気入りタイヤを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a rubber composition for a tire excellent in low heat build-up and a pneumatic tire that can improve fuel economy by using the rubber composition.
本発明者は、ゴム成分に対し、予め表面処理したシリカとともに、未処理の親水性シリカを配合するとともに、更にシランカップリング剤を配合することにより、未処理の親水性シリカとシランカップリング剤との併用や、表面処理シリカの単独使用の場合に比べて、低発熱性に相乗効果があることを見い出した。また、表面処理シリカの単独使用ではスコーチタイムが短く、加工性に難があるが、未処理の親水性シリカとのブレンドによる使用により、スコーチタイムが短くなりすぎるのを抑えて、耐スコーチ性と低発熱性のバランスを改良できることを見い出した。 The present inventor blended untreated hydrophilic silica with a surface-treated silica in advance with respect to the rubber component, and further blended with a silane coupling agent, whereby untreated hydrophilic silica and silane coupling agent. It has been found that there is a synergistic effect on low exothermicity in comparison with the case of using together with the surface treatment silica alone. In addition, the use of surface-treated silica alone has a short scorch time and is difficult to process, but the use of a blend with untreated hydrophilic silica suppresses the scorch time from becoming too short, resulting in scorch resistance. It has been found that the balance of low heat generation can be improved.
本発明に係るタイヤ用ゴム組成物は、
ゴム成分に対し、
硫黄含有シランカップリング剤と脂肪酸とで表面処理されたシリカ、及び、硫黄含有シランカップリング剤とアミノシランカップリング剤と脂肪酸とで表面処理されたシリカから選択された少なくとも1種の表面処理シリカと、
親水性シリカと、
硫黄含有シランカップリング剤と、
を配合してなるものである。
The tire rubber composition according to the present invention comprises:
For rubber component,
Silica surface-treated with a sulfur-containing silane coupling agent and a fatty acid, and at least one surface-treated silica selected from silica surface-treated with a sulfur-containing silane coupling agent, an aminosilane coupling agent, and a fatty acid; ,
Hydrophilic silica,
A sulfur-containing silane coupling agent;
Are blended.
本発明は、また、上記ゴム組成物を用いてなるゴム部分を有する空気入りタイヤを提供するものである。 The present invention also provides a pneumatic tire having a rubber portion using the rubber composition.
本発明によれば、表面処理シリカとともに、親水性シリカと硫黄含有シランカップリング剤とを配合することにより、ゴム組成物の低発熱性の改良効果に優れ、低燃費性に優れた空気入りタイヤを提供することができる。 According to the present invention, a pneumatic tire that is excellent in the effect of improving low heat buildup of the rubber composition and excellent in fuel efficiency by blending hydrophilic silica and a sulfur-containing silane coupling agent together with the surface-treated silica. Can be provided.
以下、本発明の実施に関連する事項について詳細に説明する。 Hereinafter, matters related to the implementation of the present invention will be described in detail.
本発明に係るゴム組成物は、ゴム成分と、表面処理シリカと、親水性シリカと、硫黄含有シランカップリング剤とを含有するものである。 The rubber composition according to the present invention contains a rubber component, surface-treated silica, hydrophilic silica, and a sulfur-containing silane coupling agent.
上記ゴム成分としては、硫黄含有シランカップリング剤の硫黄原子を含む官能基と反応し得る不飽和結合を持つジエン系ゴムが好適である。ジエン系ゴムとしては、特に限定されないが、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、スチレン−イソプレンゴム、ブタジエン−イソプレンゴム、スチレン−ブタジエン−イソプレンゴム、ニトリルゴム、エチレン−プロピレン−ジエンターポリマーなどが挙げられ、これらはそれぞれ単独で、または2種以上混合して用いることができる。 As the rubber component, a diene rubber having an unsaturated bond capable of reacting with a functional group containing a sulfur atom of a sulfur-containing silane coupling agent is suitable. The diene rubber is not particularly limited, but natural rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, styrene-butadiene rubber, styrene-isoprene rubber, butadiene-isoprene rubber, styrene-butadiene-isoprene rubber, nitrile rubber, ethylene-propylene-diethylene. An enter polymer etc. are mentioned, These can be used individually or in mixture of 2 or more types, respectively.
上記表面処理シリカとしては、(a)硫黄含有シランカップリング剤と脂肪酸とで表面処理されたシリカ、及び、(b)硫黄含有シランカップリング剤とアミノシランカップリング剤と脂肪酸とで表面処理されたシリカを用いることができ、これらの表面処理した疎水性シリカはそれぞれ単独で用いても、併用してもよい。このような表面処理シリカを用いることにより、未処理シリカとシランカップリング剤の使用時よりも、ゴムへの分散性が向上し、低発熱性を向上することができる。 The surface-treated silica was (a) silica surface-treated with a sulfur-containing silane coupling agent and a fatty acid, and (b) surface-treated with a sulfur-containing silane coupling agent, an aminosilane coupling agent, and a fatty acid. Silica can be used, and these surface-treated hydrophobic silicas may be used alone or in combination. By using such surface-treated silica, dispersibility in rubber can be improved and low heat build-up can be improved as compared to when untreated silica and a silane coupling agent are used.
より詳細には、上記(a)の表面処理シリカは、ゴム成分に対する反応部位を持つ硫黄含有シランカップリング剤と、疎水化剤としての脂肪酸とで予め表面処理されている。これは、硫黄含有シランカップリング剤による表面処理だけのシリカではゴムへの分散性に乏しく、また脂肪酸だけで表面処理したシリカではゴムとの補強性に乏しいからであり、硫黄含有シランカップリング剤と脂肪酸の双方で予め表面処理することにより、ゴムへの分散性と補強性を兼ね備えた表面処理シリカとすることができる。ここで、硫黄含有シランカップリング剤は、シリカ表面のシラノール基に結合しており、硫黄原子を含む官能基がゴム成分との混合時に反応することで、シリカとゴム成分を結合するものと考えられる。また、脂肪酸は、親水性のカルボキシル基でシリカ表面のシラノール基に対し水素結合し、あるいはまた脱水縮合等することにより結合していると考えられ、ゴム成分と混合した状態において、炭化水素基が疎水性を発揮することにより疎水化剤として作用する。 More specifically, the surface-treated silica (a) is previously surface-treated with a sulfur-containing silane coupling agent having a reactive site for the rubber component and a fatty acid as a hydrophobizing agent. This is because silica with only a surface treatment with a sulfur-containing silane coupling agent has poor dispersibility in rubber, and silica with a surface treatment with only fatty acids has poor reinforcement with rubber. By surface-treating in advance with both fatty acid and fatty acid, it is possible to obtain a surface-treated silica having both dispersibility in rubber and reinforcement. Here, the sulfur-containing silane coupling agent is bonded to the silanol group on the silica surface, and the functional group containing a sulfur atom reacts when mixed with the rubber component, thereby binding the silica and the rubber component. It is done. Fatty acids are considered to be bonded to the silanol groups on the silica surface by hydrophilic carboxyl groups or by dehydration condensation, etc., and in a state mixed with the rubber component, the hydrocarbon groups It acts as a hydrophobizing agent by exhibiting hydrophobicity.
上記(b)の表面処理シリカは、硫黄含有シランカップリング剤とアミノシランカップリング剤と脂肪酸とで予め表面処理されている。これにより、シリカ表面のシラノール基に結合された硫黄含有シランカップリング剤と、シリカ表面のシラノール基にアミノシランカップリング剤を介して結合された脂肪酸とを有するシリカを得ることができる。そのため、上記(a)と同様に、脂肪酸による優れた分散性と、硫黄含有シランカップリング剤による補強性及び分散性の効果が得られ、上記(a)と同等又はそれ以上の優れた効果が得られる。 The surface-treated silica (b) is previously surface treated with a sulfur-containing silane coupling agent, an aminosilane coupling agent, and a fatty acid. Thereby, the silica which has the sulfur containing silane coupling agent couple | bonded with the silanol group on the silica surface and the fatty acid couple | bonded via the aminosilane coupling agent with the silanol group on the silica surface can be obtained. Therefore, similar to the above (a), the excellent dispersibility by the fatty acid and the reinforcing and dispersibility effects by the sulfur-containing silane coupling agent are obtained, and the excellent effect equal to or more than the above (a) is obtained. can get.
これらの表面処理シリカを得るための処理対象となるシリカとしては、粒子表面にヒドロキシル基(シラノール基)を有する各種の親水性シリカが挙げられ、例えば、湿式沈殿法シリカ、湿式ゲル化法シリカ、乾式シリカなどが挙げられる。 Examples of the silica to be treated for obtaining these surface-treated silicas include various hydrophilic silicas having a hydroxyl group (silanol group) on the particle surface, such as wet precipitation silica, wet gelation silica, Examples thereof include dry silica.
上記硫黄含有シランカップリング剤としては、下記一般式(1)に示すものが好ましく用いられる。 As said sulfur containing silane coupling agent, what is shown to following General formula (1) is used preferably.
(R1)m(R2)nSi−A …(1)
式(1)中、R1は炭素数1〜3のアルコキシ基、R2は炭素数1〜40のアルキル基、アルケニル基又はアルキルポリエーテル基、m=1〜3、m+n=3であり、Aは下記一般式(2)〜(4)のいずれかである。
(R 1 ) m (R 2 ) n Si-A (1)
In formula (1), R 1 is an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, R 2 is an alkyl group, alkenyl group or alkyl polyether group having 1 to 40 carbon atoms, m = 1 to 3, and m + n = 3. A is any one of the following general formulas (2) to (4).
−R3−Sx−R4−Si(R1)m(R2)n …(2)
−R5−SH …(3)
−R6−S−CO−R7 …(4)
式(2)〜(4)中、R3,R4はそれぞれ独立に炭素数1〜8のアルキレン基、R5は炭素数1〜16のアルキレン基、R6は炭素数1〜5のアルキレン基、R7は炭素数1〜18のアルキル基、xは2〜8である。
-R 3 -S x -R 4 -Si ( R 1) m (R 2) n ... (2)
-R 5 -SH ... (3)
-R < 6 > -S-CO-R < 7 > (4)
In formulas (2) to (4), R 3 and R 4 are each independently an alkylene group having 1 to 8 carbon atoms, R 5 is an alkylene group having 1 to 16 carbon atoms, and R 6 is an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms. Group R 7 is an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, and x is 2 to 8.
このように硫黄含有シランカップリング剤は、シリカのシラノール基と反応し得るアルコキシ基と、ゴムポリマーと反応し得る硫黄原子を含む官能基Aとを有するものである。 As described above, the sulfur-containing silane coupling agent has an alkoxy group capable of reacting with a silanol group of silica and a functional group A containing a sulfur atom capable of reacting with a rubber polymer.
R1は、より好ましくはメトキシ基又はエトキシ基である。また、R2は、炭素数1〜4のアルキル基又はアルケニル基であることが好ましく、より好ましくは炭素数1〜4のアルキル基である。R2について、上記アルキルポリエーテル基とは、−O−(Ra−O)k−Rb(ここで、Raは炭素数1〜4のアルキレン基、Rbは炭素数1〜16のアルキル基、k=1〜20であることが好ましい。)で表される。なお、R1,R2は、それぞれ1分子中に複数有する場合、それらは同一でも異なってもよい。 R 1 is more preferably a methoxy group or an ethoxy group. R 2 is preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or an alkenyl group, and more preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. For R 2 , the alkyl polyether group is —O— (R a —O) k —R b (where R a is an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, and R b is an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms). It is preferable that it is an alkyl group and k = 1-20. In addition, when there are two or more R 1 and R 2 in one molecule, they may be the same or different.
また、R3,R4は、それぞれ独立に炭素数1〜8のアルキレン基であり、より好ましくは、炭素数2〜4のアルキレン基である。R5は、炭素数1〜16のアルキレン基であり、より好ましくは炭素数2〜4のアルキレン基である。R6は、炭素数1〜5のアルキレン基であり、より好ましくは炭素数2〜4のアルキレン基である。R7は、炭素数1〜18のアルキル基であり、より好ましくは炭素数5〜9のアルキル基である。xは2〜8であり、より好ましくは2〜4である。なお、xは通常分布を有しており、即ち、硫黄連鎖結合の数が異なるものの混合物として一般に市販されており、xはその平均値を表す。なお、式(2)中のR1、R2、m、nは、上記式(1)と同じである。 R 3 and R 4 are each independently an alkylene group having 1 to 8 carbon atoms, and more preferably an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms. R 5 is an alkylene group having 1 to 16 carbon atoms, more preferably an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms. R 6 is an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, more preferably an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms. R 7 is an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, and more preferably an alkyl group having 5 to 9 carbon atoms. x is 2 to 8, more preferably 2 to 4. In addition, x has a normal distribution, that is, it is generally marketed as a mixture having different numbers of sulfur chain bonds, and x represents an average value thereof. In the formula (2), R 1 , R 2 , m, and n are the same as those in the above formula (1).
官能基Aが上記式(2)で表されるスルフィドシランカップリング剤としては、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(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)テトラスルフィド、ビス(4−トリエキトシシリルブチル)ジスルフィド、ビス(3−トリメトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(2−トリメトキシシリルエチル)ジスルフィドなどが好ましいものとして挙げられる。 Examples of the sulfide silane coupling agent in which the functional group A is represented by the above formula (2) include bis (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide, bis (3-triethoxysilylpropyl) disulfide, and bis (2- Triethoxysilylethyl) tetrasulfide, bis (4-triethoxysilylbutyl) disulfide, bis (3-trimethoxysilylpropyl) tetrasulfide, bis (2-trimethoxysilylethyl) disulfide and the like are preferable.
官能基Aが上記式(3)で表されるメルカプトシランカップリング剤としては、例えば、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、メルカプトプロピルジメチルメトキシシラン、メルカプトエチルトリエトキシシラン、及びエボニック・デグサ社製「VP Si363」(R1:OC2H5、R2:O(C2H4O)k−C13H27、R5:−(CH2)3−、m=平均1、n=平均2、k=平均5)などが好ましいものとして挙げられる。 Examples of the mercaptosilane coupling agent in which the functional group A is represented by the above formula (3) include γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, γ-mercaptopropyltriethoxysilane, mercaptopropylmethyldimethoxysilane, and mercaptopropyldimethylmethoxysilane. , Mercaptoethyltriethoxysilane, and “VP Si363” manufactured by Evonik Degussa (R 1 : OC 2 H 5 , R 2 : O (C 2 H 4 O) k —C 13 H 27 , R 5 : — (CH 2 ) 3 −, m = average 1, n = average 2, k = average 5) and the like are preferable.
官能基Aが上記式(4)で表される保護化メルカプトシランカップリング剤としては、例えば、3−オクタノイルチオ−1−プロピルトリエトキシシラン、3−プロピオニルチオプロピルトリメトキシシランなどが好ましいものとして挙げられる。 Preferred examples of the protected mercaptosilane coupling agent in which the functional group A is represented by the above formula (4) include 3-octanoylthio-1-propyltriethoxysilane and 3-propionylthiopropyltrimethoxysilane. It is done.
上記脂肪酸としては、炭素数が5〜30のものが好ましく用いられる。炭素数が4以下の脂肪酸では、シリカを疎水化する効果が不十分となるおそれがある。脂肪酸の炭素数は、より好ましくは、下限が10以上、更には14以上であり、上限が20以下である。 As said fatty acid, a C5-C30 thing is used preferably. When the fatty acid has 4 or less carbon atoms, the effect of hydrophobizing silica may be insufficient. More preferably, the lower limit of the number of carbon atoms in the fatty acid is 10 or more, further 14 or more, and the upper limit is 20 or less.
脂肪酸としては、飽和脂肪酸でも、不飽和脂肪酸でもよく、また、直鎖構造でも分岐構造を持つものでもよい。具体的には、ヘキサン酸、デカン酸、ドデカン酸、ミリスチン酸、イソミリスチン酸、パルミチン酸、イソパルミチン酸、ステアリン酸、イソステアリン酸、オレイン酸、ベヘニル酸等が挙げられ、これらはいずれか1種単独で、又は2種以上組み合わせて用いることができる。 The fatty acid may be a saturated fatty acid or an unsaturated fatty acid, and may have a linear structure or a branched structure. Specific examples include hexanoic acid, decanoic acid, dodecanoic acid, myristic acid, isomyristic acid, palmitic acid, isopalmitic acid, stearic acid, isostearic acid, oleic acid, and behenylic acid. It can be used alone or in combination of two or more.
上記アミノシランカップリング剤としては、下記一般式(5)で示すものが好ましく用いられる。 As said aminosilane coupling agent, what is shown by following General formula (5) is used preferably.
(R8)p(R9)qSi−R10−(NH−R11)r−NH2 …(5)
式(5)中、R8は炭素数1〜3のアルコキシ基、R9は炭素数1〜40のアルキル基、アルケニル基又はアルキルポリエーテル基、R10は炭素数1〜16のアルキレン基、R11は炭素数1〜4のアルキレン基であり、p=1〜3、p+q=3、r=0〜5である。
(R 8) p (R 9 ) q Si-R 10 - (NH-R 11) r -
In formula (5), R 8 is an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, R 9 is an alkyl group having 1 to 40 carbon atoms, an alkenyl group or an alkyl polyether group, R 10 is an alkylene group having 1 to 16 carbon atoms, R 11 is an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, and p = 1 to 3, p + q = 3, and r = 0 to 5.
このようにアミノシランカップリング剤は、シリカのシラノール基と反応し得るアルコキシ基と、疎水化剤である脂肪酸と反応し得るアミノ基とを有するシランカップリング剤である。 Thus, the aminosilane coupling agent is a silane coupling agent having an alkoxy group capable of reacting with a silanol group of silica and an amino group capable of reacting with a fatty acid which is a hydrophobizing agent.
R8は、より好ましくはメトキシ基又はエトキシ基である。R9は、炭素数1〜4のアルキル基又はアルケニル基であることが好ましく、より好ましくは炭素数1〜4のアルキル基である。R9について、上記アルキルポリエーテル基とは、−O−(Ra−O)k−Rb(ここで、Raは炭素数1〜4のアルキレン基、Rbは炭素数1〜16のアルキル基、k=1〜20であることが好ましい。)で表される。R8,R9は、それぞれ1分子中に複数有する場合、それらは同一でも異なってもよい。 R 8 is more preferably a methoxy group or an ethoxy group. R 9 is preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or an alkenyl group, and more preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. For R 9 , the alkyl polyether group is —O— (R a —O) k —R b (where R a is an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, and R b is an alkyl group having 1 to 16 carbon atoms). It is preferable that it is an alkyl group and k = 1-20. When there are a plurality of R 8 and R 9 in one molecule, they may be the same or different.
R10は、より好ましくは炭素数1〜4のアルキレン基であり、例えばメチレン基、エチレン基、プロピレン基、イソプロピレン基、ブチレン基、イソブチレン基が挙げられる。R11は、炭素数1〜4のアルキレン基であり、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、イソプロピレン基が挙げられる。pはより好ましくは2〜3である。また、rはより好ましくは0又は1である。 R 10 is more preferably an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, and examples thereof include a methylene group, an ethylene group, a propylene group, an isopropylene group, a butylene group, and an isobutylene group. R 11 is an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, and examples thereof include a methylene group, an ethylene group, a propylene group, and an isopropylene group. p is more preferably 2 to 3. R is more preferably 0 or 1.
このようなアミノシランカップリング剤の具体例としては、2−アミノエチルトリメトキシシラン、2−アミノエチルトリエトキシシラン、2−アミノエチルエチルジエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−(2−アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、3−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリエトキシシラン、3−(2−アミノエチル)アミノプロピルエチルジエトキシシラン等が挙げられ、好ましくは2−アミノエチルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシランである。これらは単独あるいは2種以上を組合せて用いることができる。 Specific examples of such aminosilane coupling agents include 2-aminoethyltrimethoxysilane, 2-aminoethyltriethoxysilane, 2-aminoethylethyldiethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, and 3-aminopropyl. Triethoxysilane, 3- (2-aminoethyl) aminopropylmethyldimethoxysilane, 3- (2-aminoethyl) aminopropyltrimethoxysilane, 3- (2-aminoethyl) aminopropyltriethoxysilane, 3- (2 -Aminoethyl) aminopropylethyldiethoxysilane and the like can be mentioned, and 2-aminoethyltriethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, and 3- (2-aminoethyl) aminopropyltrimethoxysilane are preferable. These can be used alone or in combination of two or more.
上記(a)の表面処理シリカは、親水性シリカを、上記の硫黄含有シランカップリング剤と脂肪酸とで表面処理することにより得られる。好ましくは、まず、硫黄含有シランカップリング剤で表面処理した後、次いで、脂肪酸で表面処理することである。このような順番で処理することにより、粒子表面のシラノール基に反応によって結合させる硫黄含有シランカップリング剤の量を確保しやすい。表面処理方法は特に限定されるものではなく、通常の疎水化表面処理方法に準じて行うことができる。例えば、ミキサーやブレンダー中で、親水性シリカを攪拌しながら、硫黄含有シランカップリング剤を添加し、次いで、脂肪酸を添加して攪拌すればよい。なお、これらの表面処理は、水やイソプロピルアルコールなどの溶媒中にシリカを分散させた状態で行うこともできる。 The surface-treated silica (a) is obtained by surface-treating hydrophilic silica with the above-described sulfur-containing silane coupling agent and a fatty acid. Preferably, the surface treatment is first performed with a sulfur-containing silane coupling agent, and then the surface treatment is performed with a fatty acid. By treating in this order, it is easy to ensure the amount of the sulfur-containing silane coupling agent to be bonded to the silanol groups on the particle surface by reaction. The surface treatment method is not particularly limited, and can be performed according to a normal hydrophobized surface treatment method. For example, a sulfur-containing silane coupling agent may be added while stirring hydrophilic silica in a mixer or blender, and then a fatty acid may be added and stirred. These surface treatments can also be performed in a state where silica is dispersed in a solvent such as water or isopropyl alcohol.
上記(b)の表面処理シリカは、親水性シリカを、上記の硫黄含有シランカップリング剤とアミノシランカップリング剤と脂肪酸とで表面処理することにより得られる。好ましくは、まず、硫黄含有シランカップリング剤とアミノシランカップリング剤とで予め表面処理し、更にアミノシランカップリング剤のアミノ基に脂肪酸を反応させることである。表面処理方法は特に限定されるものではなく、通常の疎水化表面処理方法に準じて行うことができる。例えば、ミキサーやブレンダー中で、親水性シリカを攪拌しながら、硫黄含有シランカップリング剤とアミノシランカップリング剤を添加し、次いで、脂肪酸を添加して攪拌すればよい。硫黄含有シランカップリング剤とアミノシランカップリング剤は、いずれか一方を先に反応させてもよく、同時に反応させてもよい。なお、これらの表面処理は、水やイソプロピルアルコールなどの溶媒中にシリカを分散させた状態で行うこともできる。このようにして製造することにより、硫黄含有シランカップリング剤とアミノシランカップリング剤が、親水性シリカの粒子表面のシラノール基にそれぞれ結合し、そのうちのアミノシランカップリング剤に対して脂肪酸が結合する。 The surface-treated silica (b) is obtained by surface-treating hydrophilic silica with the sulfur-containing silane coupling agent, aminosilane coupling agent, and fatty acid. Preferably, first, a surface treatment is performed in advance with a sulfur-containing silane coupling agent and an aminosilane coupling agent, and a fatty acid is reacted with an amino group of the aminosilane coupling agent. The surface treatment method is not particularly limited, and can be performed according to a normal hydrophobized surface treatment method. For example, a sulfur-containing silane coupling agent and an aminosilane coupling agent may be added while stirring hydrophilic silica in a mixer or blender, and then a fatty acid may be added and stirred. Either one of the sulfur-containing silane coupling agent and the aminosilane coupling agent may be reacted first or simultaneously. These surface treatments can also be performed in a state where silica is dispersed in a solvent such as water or isopropyl alcohol. By producing in this way, the sulfur-containing silane coupling agent and the aminosilane coupling agent are each bonded to silanol groups on the surface of the hydrophilic silica particles, and the fatty acid is bonded to the aminosilane coupling agent.
上記表面処理シリカにおいて、硫黄含有シランカップリング剤の使用量は、特に限定されないが、親水性シリカ100質量部に対して、2〜20質量部であることが好ましく、より好ましくは4〜15質量部である。硫黄含有シランカップリング剤の使用量が少なすぎると、ゴム組成物に配合したときの補強性向上効果に劣る。また、その使用量が多すぎると、コストが高く不経済であるとともに、脂肪酸やアミノシランカップリング剤のシリカ表面に対する結合量が少なくなる。 In the surface-treated silica, the amount of the sulfur-containing silane coupling agent used is not particularly limited, but is preferably 2 to 20 parts by mass, more preferably 4 to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the hydrophilic silica. Part. When there is too little usage-amount of a sulfur containing silane coupling agent, it is inferior to the reinforcement improvement effect when mix | blending with a rubber composition. Moreover, when there are too many the usage-amounts, while it is expensive and uneconomical, the coupling | bonding amount with respect to the silica surface of a fatty acid or an aminosilane coupling agent will decrease.
脂肪酸の使用量は、特に限定されないが、親水性シリカ100質量部に対して1〜20質量部であることが好ましく、より好ましくは2〜10質量部である。脂肪酸の使用量が少なすぎると、ゴム組成物に対する分散性の向上効果に劣る。また、その使用量が多すぎると、コストが高く不経済である。 Although the usage-amount of a fatty acid is not specifically limited, It is preferable that it is 1-20 mass parts with respect to 100 mass parts of hydrophilic silica, More preferably, it is 2-10 mass parts. When there is too little usage-amount of a fatty acid, it is inferior to the dispersibility improvement effect with respect to a rubber composition. Moreover, when there is too much the usage-amount, it will be expensive and uneconomical.
アミノシランカップリング剤を使用する上記(b)の表面処理シリカにおいて、アミノシランカップリング剤の使用量は、特に限定されないが、親水性シリカ100質量部に対して0.5〜10質量部であることが好ましく、より好ましくは0.8〜4質量部である。アミノシランカップリング剤の使用量が少なすぎると、ゴム組成物に対する分散性の向上効果に劣る。また、その使用量が多すぎると、コストが高く不経済であるとともに、硫黄含有シランカップリング剤のシリカ表面に対する結合量が少なくなる。 In the surface-treated silica (b) using an aminosilane coupling agent, the amount of the aminosilane coupling agent is not particularly limited, but is 0.5 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the hydrophilic silica. Is more preferable, and 0.8 to 4 parts by mass is more preferable. When there is too little usage-amount of an aminosilane coupling agent, it is inferior to the dispersibility improvement effect with respect to a rubber composition. Moreover, when there are too many the usage-amounts, while it is expensive and uneconomical, the coupling | bonding amount with respect to the silica surface of a sulfur containing silane coupling agent will decrease.
以上説明した表面処理シリカとともに併用する親水性シリカとしては、このような表面処理を行っていない未処理のシリカを用いることができ、従って、粒子表面にシラノール基を有する各種のシリカ、例えば、湿式沈殿法シリカ、湿式ゲル化法シリカ、乾式シリカなどをそのまま用いることができる。 As the hydrophilic silica used in combination with the surface-treated silica described above, untreated silica that has not been subjected to such surface treatment can be used. Therefore, various types of silica having silanol groups on the particle surface, for example, wet Precipitated silica, wet gelation silica, dry silica and the like can be used as they are.
表面処理シリカと親水性シリカの比率は、特に限定されず、両者をブレンドすることにより(但し、後述する硫黄含有シランカップリング剤の添加は必須であるが)全ての割合で低発熱性に相乗効果が得られる。しかしながら、表面処理シリカと親水性シリカの合計量に対する表面処理シリカの割合がシリカ分の質量比率(以下、この比率を表面処理シリカ置換量(%)ということがある。)で30質量%以上100質量%未満であることが好ましい。すなわち、表面処理シリカ置換量(%)は、表面処理シリカ中のシリカ分の質量をX、親水性シリカの質量をYとしたとき、{X/(X+Y)}×100(%)で表され、該表面処理シリカ置換量(%)が30%以上100%未満であることが好ましい。該表面処理シリカ置換量(%)は、30〜90%(即ち、X:Y=30:70〜90:10)であることが好ましく、より好ましくは、40〜90%(即ち、X:Y=40:60〜90:10)である。このように表面処理シリカと親水性シリカを併用することにより、表面処理シリカ単独の場合に比べて優れた相乗効果が得られる理由は、表面処理シリカと親水性シリカの相互作用によって、それぞれのシリカの分散性がより向上するためではないかと考えられる。 The ratio between the surface-treated silica and the hydrophilic silica is not particularly limited. By blending the two (although addition of a sulfur-containing silane coupling agent described later is essential), the ratio is low and the heat generation is synergistic. An effect is obtained. However, the ratio of the surface-treated silica to the total amount of the surface-treated silica and the hydrophilic silica is 30% by mass or more and 100% by mass in terms of the mass of silica (hereinafter, this ratio may be referred to as the surface-treated silica substitution amount (%)) It is preferable that it is less than mass%. That is, the surface treatment silica substitution amount (%) is represented by {X / (X + Y)} × 100 (%), where X is the mass of silica in the surface treatment silica and Y is the mass of hydrophilic silica. The surface treatment silica substitution amount (%) is preferably 30% or more and less than 100%. The surface treatment silica substitution amount (%) is preferably 30 to 90% (that is, X: Y = 30: 70 to 90:10), more preferably 40 to 90% (that is, X: Y). = 40: 60 to 90:10). The reason why the combined use of the surface-treated silica and the hydrophilic silica provides a superior synergistic effect compared to the case of the surface-treated silica alone is that the interaction between the surface-treated silica and the hydrophilic silica results in the respective silicas. It is thought that this is because the dispersibility of the toner is further improved.
本発明のゴム組成物において、シリカの配合量は、特に限定されるものではないが、上記表面処理シリカと親水性シリカの合計量で、ゴム成分100質量部に対して10〜200質量部であることが好ましく、より好ましくは20〜150質量部である。 In the rubber composition of the present invention, the amount of silica is not particularly limited, but the total amount of the surface-treated silica and the hydrophilic silica is 10 to 200 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component. It is preferable that it is 20 to 150 parts by mass.
本発明のゴム組成物には、ゴム成分に対して、上記表面処理シリカ及び親水性シリカとともに、硫黄含有シランカップリング剤が添加される。硫黄含有シランカップリング剤は、未処理の親水性シリカの分散性、補強性のために必要であり、このように後添加でも硫黄含有シランカップリング剤を配合することにより、表面処理シリカと親水性シリカを併用することと相俟って、優れた低発熱性の相乗効果を発揮することができる。 In the rubber composition of the present invention, a sulfur-containing silane coupling agent is added to the rubber component together with the surface-treated silica and the hydrophilic silica. The sulfur-containing silane coupling agent is necessary for the dispersibility and reinforcement of the untreated hydrophilic silica. By adding the sulfur-containing silane coupling agent even in the post-addition as described above, the surface-treated silica and the hydrophilic silica are hydrophilic. Combined with the use of the conductive silica, an excellent synergistic effect of low exothermic property can be exhibited.
このような後添加の硫黄含有シランカップリング剤の配合量は、上記未処理の親水性シリカ100質量部に対して2〜20質量部であることが好ましく、より好ましくは4〜15質量部である。硫黄含有シランカップリング剤としては、上記表面処理シリカの製造に用いた一般式(1)で表される各種のシランカップリング剤を用いることができる。 The amount of such post-added sulfur-containing silane coupling agent is preferably 2 to 20 parts by mass, more preferably 4 to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the untreated hydrophilic silica. is there. As a sulfur containing silane coupling agent, the various silane coupling agents represented by General formula (1) used for manufacture of the said surface treatment silica can be used.
本発明に係るゴム組成物には、上記成分の他、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、亜鉛華、軟化剤、可塑剤、活性剤、カーボンブラック等の他の充填剤、滑剤等の各種添加剤を必要に応じて添加することができる。 In addition to the above components, the rubber composition according to the present invention includes a vulcanizing agent, a vulcanization accelerator, an anti-aging agent, zinc white, a softening agent, a plasticizer, an activator, carbon black and other fillers and lubricants. Various additives such as can be added as necessary.
該ゴム組成物は、通常に用いられるバンバリーミキサーやニーダー等の混合機を用いて混練し作成することができる。すなわち、ゴム成分に、上記の表面処理シリカと親水性シリカと硫黄含有シランカップリング剤、更には必要に応じて上記の他の添加剤を添加し、これらを混合(混練)することにより得られる。 The rubber composition can be prepared by kneading using a usual mixer such as a Banbury mixer or a kneader. That is, the rubber component is obtained by adding the above-mentioned surface-treated silica, hydrophilic silica, sulfur-containing silane coupling agent, and, if necessary, the above-mentioned other additives, and mixing (kneading) them. .
該ゴム組成物は、タイヤに用いることができ、常法に従い、例えば140〜180℃で加硫成形することにより、各種空気入りタイヤのゴム部分(トレッドゴムやサイドウォールゴムなど)を構成することができる。特には、空気入りタイヤのトレッドゴムに用いることが好ましく、低燃費性に優れたタイヤを製造することができる。また、該ゴム組成物であると、表面処理した疎水性シリカ単独使用の場合におけるスコーチタイムが短くなりすぎる不具合を抑制して、耐スコーチ性と低発熱性のバランスを改良することができ、よって、加工性を確保しつつ、空気入りタイヤの低燃費性を向上することができる。 The rubber composition can be used for tires, and constitutes rubber parts (tread rubber, sidewall rubber, etc.) of various pneumatic tires by vulcanization molding at 140 to 180 ° C., for example, according to a conventional method. Can do. In particular, it is preferably used for a tread rubber of a pneumatic tire, and a tire excellent in fuel efficiency can be manufactured. In addition, when the rubber composition is a surface-treated hydrophobic silica alone, it is possible to suppress the problem that the scorch time is too short, and to improve the balance between scorch resistance and low heat build-up. The fuel efficiency of the pneumatic tire can be improved while ensuring the workability.
以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.
[使用成分の詳細]
表面処理シリカの作製に用いた各成分の詳細は以下の通りである。
[Details of ingredients used]
The detail of each component used for preparation of surface treatment silica is as follows.
・シリカ:東ソー・シリカ株式会社製「ニップシールAQ」
・硫黄含有シランカップリング剤A:エボニック・デグサ社製「Si75」、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド
・硫黄含有シランカップリング剤B:東レ・ダウコーニング(株)製「Z−6062」、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン
・アミノシランカップリング剤A:東レ・ダウコーニング(株)製「Z−6020」、3−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン
・アミノシランカップリング剤B:東レ・ダウコーニング(株)製「Z−6011」、3−アミノプロピルトリエトキシシラン
・ステアリン酸:花王(株)製「ルナックS−20」
・ Silica: “Nip Seal AQ” manufactured by Tosoh Silica Corporation
Sulfur-containing silane coupling agent A: “Si75” manufactured by Evonik Degussa, bis (3-triethoxysilylpropyl) disulfide ・ Sulfur-containing silane coupling agent B: “Z-6062” manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd. 3-mercaptopropyltrimethoxysilane / aminosilane coupling agent A: “Z-6020” manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd., 3- (2-aminoethyl) aminopropyltrimethoxysilane / aminosilane coupling agent B: Toray -"Z-6011" manufactured by Dow Corning Co., Ltd., 3-aminopropyltriethoxysilane, stearic acid: "Lunac S-20" manufactured by Kao Corporation
[表面処理シリカの作製]
・表面処理シリカ1の作製
80gの硫黄含有シランカップリング剤Aと、50gの蒸留水と、50gのエタノールをビーカーに入れて攪拌し、硫黄含有シランカップリング剤処理液を作製した。20gのアミノシランカップリング剤Aと、20gの蒸留水と、20gのエタノールをビーカーに入れて攪拌し、アミノシランカップリング剤処理液を作製した。50gのステアリン酸と、150gのエタノールをビーカーに入れて攪拌し、ステアリン酸処理液を作製した。
[Production of surface-treated silica]
-Preparation of surface-treated silica 1 80 g of a sulfur-containing silane coupling agent A, 50 g of distilled water, and 50 g of ethanol were placed in a beaker and stirred to prepare a sulfur-containing silane coupling agent treatment solution. 20 g of aminosilane coupling agent A, 20 g of distilled water, and 20 g of ethanol were placed in a beaker and stirred to prepare an aminosilane coupling agent treatment solution. 50 g of stearic acid and 150 g of ethanol were placed in a beaker and stirred to prepare a stearic acid treatment solution.
1000gのシリカをオーブンにて120℃で2時間乾燥し、110℃に予熱した容量20Lのヘンシェルミキサーに、上記の乾燥させたシリカを入れて攪拌し、硫黄含有シランカップリング剤処理液、アミノシランカップリング剤処理液、ステアリン酸処理液の順に噴霧した。更に15分間攪拌を続け、処理されたシリカを取り出した。得られた処理シリカをオーブンにて120℃で2時間熱処理を行い、表面処理シリカ1を得た。 1000 g of silica was dried in an oven at 120 ° C. for 2 hours, and the above-mentioned dried silica was put into a 20 L Henschel mixer preheated to 110 ° C. and stirred, and the sulfur-containing silane coupling agent treatment liquid, aminosilane cup The ring agent treatment liquid and the stearic acid treatment liquid were sprayed in this order. Stirring was further continued for 15 minutes, and the treated silica was taken out. The obtained treated silica was heat-treated in an oven at 120 ° C. for 2 hours to obtain surface-treated silica 1.
・表面処理シリカ2の作製
80gの硫黄含有シランカップリング剤Aと、50gの蒸留水と、50gのエタノールをビーカーに入れて攪拌し、硫黄含有シランカップリング剤処理液を作製した。
-Preparation of surface-treated
1000gのシリカをオーブンにて120℃で2時間乾燥し、110℃に予熱した容量20Lのヘンシェルミキサーに、上記の乾燥させたシリカを入れて攪拌し、硫黄含有シランカップリング剤処理液を噴霧した。更に15分間攪拌を続け、処理されたシリカを取り出した。得られた処理シリカをオーブンにて120℃で2時間熱処理を行い、表面処理シリカ2を得た。
1000 g of silica was dried in an oven at 120 ° C. for 2 hours, and the dried silica was put in a 20 L Henschel mixer preheated to 110 ° C. and stirred, and the sulfur-containing silane coupling agent treatment solution was sprayed. . Stirring was further continued for 15 minutes, and the treated silica was taken out. The obtained treated silica was heat-treated in an oven at 120 ° C. for 2 hours to obtain surface-treated
・表面処理シリカ3の作製
80gの硫黄含有シランカップリング剤Aと、50gの蒸留水と、50gのエタノールをビーカーに入れて攪拌し、硫黄含有シランカップリング剤処理液を作製した。50gのステアリン酸と、150gのエタノールをビーカーに入れて攪拌し、ステアリン酸処理液を作製した。
-Preparation of surface-treated silica 3 80 g of sulfur-containing silane coupling agent A, 50 g of distilled water, and 50 g of ethanol were placed in a beaker and stirred to prepare a sulfur-containing silane coupling agent treatment solution. 50 g of stearic acid and 150 g of ethanol were placed in a beaker and stirred to prepare a stearic acid treatment solution.
1000gのシリカをオーブンにて120℃で2時間乾燥し、110℃に予熱した容量20Lのヘンシェルミキサーに、上記の乾燥させたシリカを入れて攪拌し、硫黄含有シランカップリング剤処理液、ステアリン酸処理液の順に噴霧した。更に15分間攪拌を続け、処理されたシリカを取り出した。得られた処理シリカをオーブンにて120℃で2時間熱処理を行い、表面処理シリカ3を得た。 1000 g of silica was dried in an oven at 120 ° C. for 2 hours, and the dried silica was put in a 20 L Henschel mixer preheated to 110 ° C. and stirred, and the sulfur-containing silane coupling agent treatment solution, stearic acid It sprayed in order of the process liquid. Stirring was further continued for 15 minutes, and the treated silica was taken out. The obtained treated silica was heat-treated in an oven at 120 ° C. for 2 hours to obtain surface-treated silica 3.
・表面処理シリカ4の作製
ミキサーにイソプロピルアルコール5000mLを入れ、更に1000gのシリカを加えて攪拌した。続いて、80gの硫黄含有シランカップリング剤Aを添加し、20分間攪拌後、20gのアミノシランカップリング剤Aを添加し、更に20分間攪拌した。そのスラリーを溶媒が約1/3になるまで溶媒を減圧除去した。その後、トルエン500mLに50gのステアリン酸を50℃で溶融させ、先ほどのスラリーと混合し、120分間攪拌を行った。エバポレータで減圧乾燥し、オーブンにて120℃で2時間熱処理を行い、表面処理シリカ4を得た。
-Preparation of surface-treated silica 4 5000 mL of isopropyl alcohol was added to a mixer, and 1000 g of silica was further added and stirred. Subsequently, 80 g of a sulfur-containing silane coupling agent A was added, and after stirring for 20 minutes, 20 g of aminosilane coupling agent A was added and further stirred for 20 minutes. The solvent was removed under reduced pressure until the solvent was about 1/3 of the slurry. Then, 50 g of stearic acid was melted at 50 ° C. in 500 mL of toluene, mixed with the previous slurry, and stirred for 120 minutes. It dried under reduced pressure with the evaporator and heat-processed at 120 degreeC for 2 hours in oven, and obtained the surface treatment silica 4. FIG.
・表面処理シリカ5の作製
80gの硫黄含有シランカップリング剤Bと、50gの蒸留水と、50gのエタノールをビーカーに入れて攪拌し、硫黄含有シランカップリング剤処理液を作製した。20gのアミノシランカップリング剤Bと、20gの蒸留水と、20gのエタノールをビーカーに入れて攪拌し、アミノシランカップリング剤処理液を作製した。50gのステアリン酸と、150gのエタノールをビーカーに入れて攪拌し、ステアリン酸処理液を作製した。
-Preparation of surface-treated silica 5 80 g of a sulfur-containing silane coupling agent B, 50 g of distilled water, and 50 g of ethanol were placed in a beaker and stirred to prepare a sulfur-containing silane coupling agent treatment solution. 20 g of aminosilane coupling agent B, 20 g of distilled water, and 20 g of ethanol were placed in a beaker and stirred to prepare an aminosilane coupling agent treatment solution. 50 g of stearic acid and 150 g of ethanol were placed in a beaker and stirred to prepare a stearic acid treatment solution.
1000gのシリカをオーブンにて120℃で2時間乾燥し、110℃に予熱した容量20Lのヘンシェルミキサーに、上記の乾燥させたシリカを入れて攪拌し、硫黄含有シランカップリング剤処理液、アミノシランカップリング剤処理液、ステアリン酸処理液の順に噴霧した。更に15分間攪拌を続け、処理されたシリカを取り出した。得られた処理シリカをオーブンにて120℃で2時間熱処理を行い、表面処理シリカ5を得た。 1000 g of silica was dried in an oven at 120 ° C. for 2 hours, and the above-mentioned dried silica was put into a 20 L Henschel mixer preheated to 110 ° C. and stirred, and the sulfur-containing silane coupling agent treatment liquid, aminosilane cup The ring agent treatment liquid and the stearic acid treatment liquid were sprayed in this order. Stirring was further continued for 15 minutes, and the treated silica was taken out. The obtained treated silica was heat-treated in an oven at 120 ° C. for 2 hours to obtain surface-treated silica 5.
[第1実施例]
バンバリーミキサーを使用し、下記表1に示す配合(質量部)に従い、まず、第一混合段階で、硫黄と加硫促進剤を除く成分を添加混合し、次いで、得られた混合物に、最終混合段階で硫黄と加硫促進剤を添加混合してタイヤトレッド用ゴム組成物を調製した。表1の各成分の詳細は以下の通りである。実施例及び比較例の各配合では、シリカ分のトータルの質量が80質量部で一定となるように表面処理シリカと未処理の親水性シリカの配合量を設定した。
[First embodiment]
Using a Banbury mixer, according to the composition (parts by mass) shown in Table 1 below, first, in the first mixing stage, components other than sulfur and vulcanization accelerator are added and mixed, and then the resulting mixture is finally mixed. A rubber composition for a tire tread was prepared by adding and mixing sulfur and a vulcanization accelerator in the stage. The detail of each component of Table 1 is as follows. In each formulation of Examples and Comparative Examples, the blending amount of the surface-treated silica and the untreated hydrophilic silica was set so that the total mass of the silica content was constant at 80 parts by mass.
・SSBR:スチレン−ブタジエンゴム、ランクセス製「VSL5025−0HM」
・プロセスオイル:昭和シェル石油(株)製「エキストラクト4号S」
・カーボンブラック:三菱化学(株)製「ダイヤブラックN339」
・親水性シリカ:未処理シリカ、東ソーシリカ株式会社製「ニップシールAQ」
・硫黄含有シランカップリング剤A:エボニック・デグサ社製「Si75」、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド
・亜鉛華:三井金属鉱業(株)製「亜鉛華1号」
・老化防止剤:住友化学(株)製「アンチゲン6C」
・ステアリン酸:花王(株)製「ルナックS−20」
・ワックス:日本精鑞(株)製「OZOACE0355」
・硫黄:鶴見化学工業(株)製「5%油入微粉末硫黄」
・加硫促進剤1:住友化学(株)製「ソクシノールCZ」
・加硫促進剤2:大内新興化学工業(株)製「ノクセラーD」
SSBR: Styrene-butadiene rubber, LANXESS "VSL5025-0HM"
・ Process oil: "Extract 4S" manufactured by Showa Shell Sekiyu KK
Carbon black: “Diamond Black N339” manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation
・ Hydrophilic silica: Untreated silica, “Nip Seal AQ” manufactured by Tosoh Silica Co., Ltd.
・ Sulfur-containing silane coupling agent A: “Si75” manufactured by Evonik Degussa Co., Ltd., bis (3-triethoxysilylpropyl) disulfide ・ Zinc flower: “Zinc Flower No. 1” manufactured by Mitsui Metal Mining Co., Ltd.
Anti-aging agent: “Antigen 6C” manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.
・ Stearic acid: “Lunac S-20” manufactured by Kao Corporation
・ Wax: Nippon Seiki Co., Ltd. “OZOACE0355”
・ Sulfur: “5% oil-filled fine powder sulfur” manufactured by Tsurumi Chemical Co., Ltd.
・ Vulcanization accelerator 1: “Sokushinol CZ” manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.
・ Vulcanization accelerator 2: “Noxeller D” manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd.
得られた各ゴム組成物について、低燃費性(低燃費性指数)とスコーチ性(スコーチタイム指数)、及び両者のバランス(スコーチ性/低燃費性)を評価した。各評価方法は以下の通りである。 Each rubber composition obtained was evaluated for low fuel consumption (low fuel consumption index) and scorch (scorch time index), and the balance (scorch / low fuel consumption). Each evaluation method is as follows.
・低燃費性:160℃×30分で加硫した試験片について、JIS K6394に準じて、東洋精機製粘弾性試験機を用いて、温度60℃、周波数10Hz、初期歪み10%、動歪み1%の条件で損失係数tanδを測定し、比較例1の値を100とした指数で表示した。指数が小さいほどtanδが小さく、発熱しにくいこと、即ち低発熱性に優れ、低燃費性に優れることを示す。
-Low fuel consumption: For test pieces vulcanized at 160 ° C x 30 minutes, according to JIS K6394, using a viscoelasticity tester manufactured by Toyo Seiki,
・スコーチ性:JIS K6300に準拠したムーニースコーチ試験をレオメーター(L形ロータ)を用いて行い、予熱1分、温度125℃で測定時のt5値を求め、比較例1の値を100とした指数で表示した。指数が大きいほど、ヤケが生じにくく、スコーチ性に優れることを示す。 Scorch property: Mooney scorch test in accordance with JIS K6300 was performed using a rheometer (L-shaped rotor), and the t5 value at the time of measurement at a temperature of 125 ° C. for 1 minute was obtained. Expressed as an index. As the index is larger, burns are less likely to occur and the scorch property is better.
・スコーチ性/低燃費性:低燃費性とスコーチ性のバランスの指標であり、(スコーチタイム指数/低燃費性指数)×100により算出した。この値が高いほど良好である。 Scorch property / low fuel consumption property: An index of a balance between low fuel consumption property and scorch property, and was calculated by (Scorch time index / low fuel efficiency index) × 100. The higher this value, the better.
結果は表1に示す通りであり、表面処理シリカの単独使用である比較例2では、低燃費性は改善されていたものの、スコーチ性が大幅に悪化していた。比較例3では、表面処理シリカと親水性シリカの併用であるが、硫黄含有シランカップリング剤が未添加であったため、低燃費性の改良効果は得られなかった。比較例4では、親水性シリカとブレンドする表面処理シリカ2が硫黄含有シランカップリング剤単独処理であり、脂肪酸で併用処理したものではなかったため、ゴム配合時に硫黄含有シランカップリング剤を添加しているにもかかわらず、低燃費性の改良効果が小さいものであった。
The results are as shown in Table 1. In Comparative Example 2 in which the surface-treated silica was used alone, although the fuel efficiency was improved, the scorch property was greatly deteriorated. In Comparative Example 3, the surface-treated silica and the hydrophilic silica were used in combination, but since the sulfur-containing silane coupling agent was not added, the effect of improving the fuel efficiency was not obtained. In Comparative Example 4, the surface-treated
これに対し、実施例1〜3であると、所定の表面処理シリカと親水性シリカを併用し、更にゴム配合時に硫黄含有シランカップリング剤を添加したものであるため、スコーチ性の悪化を抑えつつ、低燃費性を改良することができた。図1に示されたように、表面処理シリカと親水性シリカをブレンドした実施例の場合、表面処理シリカが未配合(比較例1:表面処理シリカ置換量0%)のものと、表面処理シリカ置換量が100%(比較例2)のものとを結ぶ直線よりも、低燃費性指数が下側にあり、上記ブレンドによる低燃費性の相乗効果が示されていた。
On the other hand, since it is Examples 1-3, it uses together predetermined surface-treated silica and hydrophilic silica, and also added a sulfur containing silane coupling agent at the time of rubber compounding, so it suppresses deterioration of scorch property. However, it was possible to improve fuel efficiency. As shown in FIG. 1, in the case of an example in which surface-treated silica and hydrophilic silica were blended, the surface-treated silica was not blended (Comparative Example 1: surface treatment
[第2実施例]
バンバリーミキサーを使用し、下記表2に示す配合(質量部)に従い、まず、第一混合段階で、硫黄と加硫促進剤を除く成分を添加混合し、次いで、得られた混合物に、最終混合段階で硫黄と加硫促進剤を添加混合してタイヤトレッド用ゴム組成物を調製した。各成分の詳細は第1実施例と同じである。
[Second Embodiment]
Using a Banbury mixer, according to the composition (parts by mass) shown in Table 2 below, first, in the first mixing stage, components other than sulfur and vulcanization accelerator are added and mixed, and then the resulting mixture is finally mixed A rubber composition for a tire tread was prepared by adding and mixing sulfur and a vulcanization accelerator in the stage. Details of each component are the same as in the first embodiment.
得られた各ゴム組成物を用いて、第1実施例と同様に、低燃費性とスコーチ性、及び両者のバランスを評価した。結果は表2及び図2に示す通りであり、硫黄含有シランカップリング剤と脂肪酸で表面処理した表面処理シリカ3の場合も、硫黄含有シランカップリング剤とアミノシランカップリング剤と脂肪酸で表面処理した表面処理シリカ1を用いた第1実施例の場合と同様の効果が認められた。 Using each of the obtained rubber compositions, as in the first example, the fuel economy and scorch properties and the balance between them were evaluated. The results are as shown in Table 2 and FIG. 2. In the case of surface-treated silica 3 surface-treated with a sulfur-containing silane coupling agent and a fatty acid, the surface treatment was performed with a sulfur-containing silane coupling agent, an aminosilane coupling agent, and a fatty acid. The same effect as in the case of the first example using the surface-treated silica 1 was observed.
[第3実施例]
バンバリーミキサーを使用し、下記表3に示す配合(質量部)に従い、まず、第一混合段階で、硫黄と加硫促進剤を除く成分を添加混合し、次いで、得られた混合物に、最終混合段階で硫黄と加硫促進剤を添加混合してタイヤトレッド用ゴム組成物を調製した。各成分の詳細は第1実施例と同じである。
[Third embodiment]
Using a Banbury mixer, according to the composition (parts by mass) shown in Table 3 below, first, in the first mixing stage, components other than sulfur and a vulcanization accelerator are added and mixed, and then the resulting mixture is finally mixed. A rubber composition for a tire tread was prepared by adding and mixing sulfur and a vulcanization accelerator in the stage. Details of each component are the same as in the first embodiment.
得られた各ゴム組成物を用いて、第1実施例と同様に、低燃費性とスコーチ性、及び両者のバランスを評価した。結果は表3及び図3に示す通りであり、湿式処理による表面処理シリカ4を用いた場合も、表面処理シリカ1を用いた第1実施例の場合と同様の効果が認められた。 Using each of the obtained rubber compositions, as in the first example, the fuel economy and scorch properties and the balance between them were evaluated. The results are as shown in Table 3 and FIG. 3. Even when the surface-treated silica 4 by wet treatment was used, the same effect as in the first example using the surface-treated silica 1 was recognized.
[第4実施例]
バンバリーミキサーを使用し、下記表4に示す配合(質量部)に従い、まず、第一混合段階で、硫黄と加硫促進剤を除く成分を添加混合し、次いで、得られた混合物に、最終混合段階で硫黄と加硫促進剤を添加混合してタイヤトレッド用ゴム組成物を調製した。表4の成分について、硫黄含有シランカップリング剤Bは、東レ・ダウコーニング(株)製「Z−6062」(3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン)であり、その他の成分は第1実施例と同じである。
[Fourth embodiment]
Using a Banbury mixer, according to the composition (parts by mass) shown in Table 4 below, first, in the first mixing stage, components other than sulfur and vulcanization accelerator are added and mixed, and then the resulting mixture is finally mixed. A rubber composition for a tire tread was prepared by adding and mixing sulfur and a vulcanization accelerator in the stage. About the component of Table 4, sulfur containing silane coupling agent B is Toray Dow Corning Co., Ltd. product "Z-6062" (3-mercaptopropyltrimethoxysilane), and other components are the same as 1st Example. It is.
得られた各ゴム組成物を用いて、第1実施例と同様に、低燃費性とスコーチ性、及び両者のバランスを評価した。評価は比較例7の値を100とした指数である。結果は表4及び図4に示す通りであり、硫黄含有シランカップリング剤としてメルカプトシランを用いた場合も、第1実施例の場合と同様の効果が認められた。 Using each of the obtained rubber compositions, as in the first example, the fuel economy and scorch properties and the balance between them were evaluated. Evaluation is an index with the value of Comparative Example 7 as 100. The results are as shown in Table 4 and FIG. 4. Even when mercaptosilane was used as the sulfur-containing silane coupling agent, the same effect as in the first example was observed.
Claims (7)
硫黄含有シランカップリング剤と脂肪酸とで表面処理されたシリカ、及び、硫黄含有シランカップリング剤とアミノシランカップリング剤と脂肪酸とで表面処理されたシリカから選択された少なくとも1種の表面処理シリカと、
親水性シリカと、
硫黄含有シランカップリング剤と、
を配合してなるタイヤ用ゴム組成物。 For rubber component,
Silica surface-treated with a sulfur-containing silane coupling agent and a fatty acid, and at least one surface-treated silica selected from silica surface-treated with a sulfur-containing silane coupling agent, an aminosilane coupling agent, and a fatty acid; ,
Hydrophilic silica,
A sulfur-containing silane coupling agent;
The rubber composition for tires which mix | blends.
(R1)m(R2)nSi−A …(1)
(式中、R1は炭素数1〜3のアルコキシ基、R2は炭素数1〜40のアルキル基、アルケニル基又はアルキルポリエーテル基、m=1〜3、m+n=3であり、Aは下記一般式(2)〜(4)のいずれかである。)
−R3−Sx−R4−Si(R1)m(R2)n …(2)
−R5−SH …(3)
−R6−S−CO−R7 …(4)
(式中、R3,R4はそれぞれ独立に炭素数1〜8のアルキレン基、R5は炭素数1〜16のアルキレン基、R6は炭素数1〜5のアルキレン基、R7は炭素数1〜18のアルキル基、xは2〜8である。) The tire rubber composition according to claim 1, wherein the sulfur-containing silane coupling agent is represented by the following general formula (1).
(R 1 ) m (R 2 ) n Si-A (1)
(Wherein R 1 is an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, R 2 is an alkyl group, alkenyl group or alkyl polyether group having 1 to 40 carbon atoms, m = 1 to 3, m + n = 3, and A is (It is one of the following general formulas (2) to (4).)
-R 3 -S x -R 4 -Si ( R 1) m (R 2) n ... (2)
-R 5 -SH ... (3)
-R < 6 > -S-CO-R < 7 > (4)
(Wherein R 3 and R 4 are each independently an alkylene group having 1 to 8 carbon atoms, R 5 is an alkylene group having 1 to 16 carbon atoms, R 6 is an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, and R 7 is carbon. (The number 1-18 alkyl group, x is 2-8.)
(R8)p(R9)qSi−R10−(NH−R11)r−NH2 …(5)
(式中、R8は炭素数1〜3のアルコキシ基、R9は炭素数1〜40のアルキル基、アルケニル基又はアルキルポリエーテル基、R10は炭素数1〜16のアルキレン基、R11は炭素数1〜4のアルキレン基であり、p=1〜3、p+q=3、r=0〜5である。) The tire rubber composition according to claim 1 or 2, wherein the aminosilane coupling agent is represented by the following general formula (5).
(R 8) p (R 9 ) q Si-R 10 - (NH-R 11) r -NH 2 ... (5)
(Wherein R 8 is an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, R 9 is an alkyl group, alkenyl group or alkyl polyether group having 1 to 40 carbon atoms, R 10 is an alkylene group having 1 to 16 carbon atoms, R 11 Is an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, and p = 1 to 3, p + q = 3, and r = 0 to 5.)
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