JP2014145064A - Rubber composition for clinch apex and pneumatic tire - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、クリンチエイペックス用ゴム組成物、及びこれを用いた空気入りタイヤに関する。 The present invention relates to a rubber composition for clinch apex and a pneumatic tire using the same.
タイヤのクリンチエイペックスは、リムと接するため、従来から、クリンチエイペックス用ゴム組成物には、優れた引き裂き強度を示す天然ゴム(NR)に加え、走行時にリムと接する部分が削れる現象(リムチェーフィング)を改善するために、ブタジエンゴム(BR)およびカーボンブラックを配合して耐摩耗性および補強性を向上させてきた。 Since the clinch apex of a tire is in contact with the rim, the rubber composition for the clinch apex has conventionally had a phenomenon in which the portion that contacts the rim during running is scraped in addition to natural rubber (NR) exhibiting excellent tear strength (rim) In order to improve (chafing), butadiene rubber (BR) and carbon black have been blended to improve wear resistance and reinforcement.
しかし近年、石油資源そのものの埋蔵量が年々減少し、将来的にBRやカーボンブラックなどの石油資源由来の材料の供給が不安視されていることから、将来石油が枯渇した場合を想定して、石油資源由来の材料を、NR、シリカ、石油外資源由来の軟化剤など、石油外資源由来の材料に置き換える取り組みが行われている。 However, in recent years, the reserves of petroleum resources themselves have decreased year by year, and the supply of petroleum resource-derived materials such as BR and carbon black is considered uneasy in the future. Efforts are being made to replace materials derived from petroleum resources with materials derived from resources other than petroleum, such as NR, silica, and softeners derived from resources other than petroleum.
これに加えて環境問題も重視されるようになり、走行時のCO2排出を抑制するため、転がり抵抗特性(低燃費性)を向上させるゴム組成物の開発が積極的に行われており、クリンチエイペックス用ゴム組成物においても例外ではない。 In addition to this, environmental issues have become more important, and rubber compositions that improve rolling resistance characteristics (low fuel consumption) have been actively developed in order to suppress CO 2 emissions during driving. The rubber composition for clinch apex is no exception.
また、タイヤ用ゴム組成物には、従来から軟化剤として、アロマオイルが一般的に用いられている。しかしながら、アロマオイルはその発癌性の問題等から代替する必要があり、現在では、日本国内でもアロマオイルと類似の構造を有する各種石油資源由来のオイル(代替アロマオイル)に変更する方向で、タイヤ各社による対策がとられつつある。 In the tire rubber composition, aroma oil has been generally used as a softening agent. However, it is necessary to replace aroma oil due to its carcinogenic problems, etc., and tires are currently in the direction of changing to oil derived from various petroleum resources (alternative aroma oil) having a similar structure to aroma oil in Japan. Measures are being taken by each company.
しかし、代替アロマオイルも依然として石油資源に依存している。さらに、石油資源由来のオイルをとくに天然ゴムを含有するゴム組成物に配合すると、タイヤの転がり抵抗が増大し(転がり抵抗特性が悪化し)、燃費が悪くなる(低燃費性が悪化する)傾向がある。 However, alternative aroma oils still rely on petroleum resources. Furthermore, when oils derived from petroleum resources are blended with rubber compositions containing natural rubber in particular, tire rolling resistance increases (rolling resistance characteristics deteriorate) and fuel economy tends to deteriorate (low fuel consumption deteriorates). There is.
それに対して、石油資源由来のオイルに代わる石油外資源由来の軟化剤として、例えば、特許文献1には、パーム油等の植物油を含有するゴム組成物が開示されている。これは、環境に配慮するという観点では優れているが、加工性、低燃費性、耐久性(耐リムチェーフィング性)において、未だ改善の余地がある。 On the other hand, for example, Patent Document 1 discloses a rubber composition containing a vegetable oil such as palm oil as a softener derived from a non-petroleum resource instead of an oil derived from a petroleum resource. This is excellent from the viewpoint of considering the environment, but there is still room for improvement in processability, fuel efficiency and durability (rim-proofing resistance).
本発明は、前記課題を解決し、石油資源由来の材料を石油外資源由来の材料に置き換えた場合であっても、良好な加工性を維持又は改善しつつ、低燃費性、耐久性(耐リムチェーフィング性)を改善できるクリンチエイペックス用ゴム組成物、及びこれを用いた空気入りタイヤを提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned problems, and even when a material derived from petroleum resources is replaced with a material derived from non-petroleum resources, while maintaining or improving good processability, low fuel consumption and durability (resistance resistance) An object of the present invention is to provide a rubber composition for a clinch apex capable of improving the rim chafing property and a pneumatic tire using the same.
本発明は、リン含有量が200ppm以下の改質天然ゴムと、ミルセン重合体とを含み、上記ミルセン重合体の重量平均分子量が1000〜500000であるクリンチエイペックス用ゴム組成物に関する。 The present invention relates to a rubber composition for clinch apex comprising a modified natural rubber having a phosphorus content of 200 ppm or less and a myrcene polymer, wherein the myrcene polymer has a weight average molecular weight of 1,000 to 500,000.
上記改質天然ゴムの窒素含有量が0.3質量%以下であり、トルエン不溶分として測定されるゲル含有率が20質量%以下であることが好ましい。 The nitrogen content of the modified natural rubber is preferably 0.3% by mass or less, and the gel content measured as a toluene insoluble content is preferably 20% by mass or less.
上記改質天然ゴムは、天然ゴムラテックスをケン化処理して得られたものであることが好ましい。 The modified natural rubber is preferably obtained by saponifying natural rubber latex.
上記改質天然ゴムは、天然ゴムラテックスをケン化処理し、ケン化天然ゴムラテックスを調製する工程(A)、上記ケン化天然ゴムラテックスを凝集させて得られた凝集ゴムをアルカリ処理する工程(B)、及びゴム中に含まれるリン含有量が200ppm以下になるまで洗浄する工程(C)を行って得られるものであることが好ましい。 The modified natural rubber is a step of saponifying natural rubber latex to prepare a saponified natural rubber latex (A), and a step of alkali-treating the agglomerated rubber obtained by agglomerating the saponified natural rubber latex ( B) and the step (C) of washing until the phosphorus content contained in the rubber is 200 ppm or less are preferred.
本発明はまた、上記ゴム組成物を用いて作製したクリンチエイペックスを有する空気入りタイヤに関する。 The present invention also relates to a pneumatic tire having a clinch apex produced using the rubber composition.
本発明によれば、リン含有量が200ppm以下の改質天然ゴムと、ミルセン重合体とを含み、上記ミルセン重合体の重量平均分子量が1000〜500000であるクリンチエイペックス用ゴム組成物であるので、石油資源由来の材料を石油外資源由来の材料に置き換えた場合であっても、良好な加工性を維持又は改善しつつ、低燃費性、耐久性(耐リムチェーフィング性)を改善でき、低燃費性、耐久性(耐リムチェーフィング性)に優れた空気入りタイヤを提供できる。また、石油外資源由来のゴム成分(改質天然ゴム)及び軟化剤(ミルセン重合体)を使用するため、環境に配慮でき、将来の石油供給量の減少に備え、そのような状況下でも、上記性能に優れた空気入りタイヤを提供できる。 According to the present invention, the rubber composition for clinch apex includes a modified natural rubber having a phosphorus content of 200 ppm or less and a myrcene polymer, and the myrcene polymer has a weight average molecular weight of 1,000 to 500,000. Even if the material derived from petroleum resources is replaced with a material derived from non-oil resources, while maintaining or improving good processability, it is possible to improve fuel efficiency and durability (rim chafing resistance) It is possible to provide a pneumatic tire with excellent fuel efficiency and durability (rim chafing resistance). In addition, because it uses rubber components derived from non-petroleum resources (modified natural rubber) and softeners (myrcene polymer), it is environmentally friendly and prepares for future reductions in oil supply. A pneumatic tire having excellent performance can be provided.
本発明のクリンチエイペックス用ゴム組成物は、リン含有量が200ppm以下の改質天然ゴムと、ミルセン重合体とを含み、上記ミルセン重合体の重量平均分子量が1000〜500000である。 The rubber composition for clinch apex of the present invention includes a modified natural rubber having a phosphorus content of 200 ppm or less and a myrcene polymer, and the weight average molecular weight of the myrcene polymer is 1000 to 500,000.
天然ゴム中に含まれるリン脂質を低減、除去した改質天然ゴムを用いることで、低燃費性を改善できる。また、改質天然ゴムを配合した未加硫ゴム組成物は加工性に優れ、特段素練り工程を行わなくても充分な混練りが可能である。また、リン脂質だけでなく、タンパク質やゲル分も低減することにより、これらの性能をより改善できる。このように、改質天然ゴムを使用した場合、良好な加工性、低燃費性が得られるものの、天然ゴムを使用した場合に比べて、耐リムチェーフィング性が低下するという問題があることが新たに判明した。この新たに生じた問題に対して、本発明では、この改質天然ゴムと共に、石油外資源由来の軟化剤である、特定の分子量を有するミルセン重合体を配合することにより、良好な加工性を維持又は改善しつつ、低燃費性、耐久性(耐リムチェーフィング性)を改善できる。また、石油外資源由来のゴム成分(改質天然ゴム)及び石油外資源由来の軟化剤(ミルセン重合体)を使用するため、環境に配慮でき、将来の石油供給量の減少に備えることができる。 By using the modified natural rubber in which the phospholipids contained in the natural rubber are reduced and removed, the fuel efficiency can be improved. Moreover, the unvulcanized rubber composition containing the modified natural rubber is excellent in processability and can be sufficiently kneaded without performing a special kneading process. In addition to reducing not only phospholipids but also proteins and gels, these performances can be further improved. As described above, when the modified natural rubber is used, good processability and low fuel consumption can be obtained, but there is a problem that the rim chafing resistance is lowered as compared with the case where the natural rubber is used. Newly found. In response to this newly generated problem, in the present invention, by combining the modified natural rubber with a myrcene polymer having a specific molecular weight, which is a softener derived from non-petroleum resources, good processability can be obtained. While maintaining or improving, fuel economy and durability (rim chafing resistance) can be improved. In addition, because it uses rubber components derived from non-petroleum resources (modified natural rubber) and softeners (myrcene polymer) derived from non-petroleum resources, it is environmentally friendly and can prepare for future reductions in oil supply. .
上記改質天然ゴムは、リン含有量が200ppm以下である。200ppmを超えると、tanδが上昇して低燃費性が悪化したり、未加硫ゴムのムーニー粘度が上昇して加工性が悪化する傾向がある。該リン含有量は、150ppm以下が好ましく、100ppm以下がより好ましく、75ppm以下が更に好ましい。ここで、リン含有量は、たとえばICP発光分析など、従来の方法で測定できる。リンは、リン脂質(リン化合物)に由来するものである。 The modified natural rubber has a phosphorus content of 200 ppm or less. If it exceeds 200 ppm, tan δ will increase and fuel efficiency will deteriorate, or the Mooney viscosity of unvulcanized rubber will increase and processability will tend to deteriorate. The phosphorus content is preferably 150 ppm or less, more preferably 100 ppm or less, and even more preferably 75 ppm or less. Here, the phosphorus content can be measured by a conventional method such as ICP emission analysis. Phosphorus is derived from phospholipids (phosphorus compounds).
改質天然ゴムにおいて、窒素含有量は0.3質量%以下が好ましく、0.15質量%以下がより好ましく、0.1質量%以下が更に好ましい。窒素含有量が0.3質量%を超えると、貯蔵中にムーニー粘度が上昇して加工性が悪化したり、低燃費性が悪化する傾向がある。窒素含有量は、例えばケルダール法など、従来の方法で測定できる。窒素は、蛋白質に由来するものである。 In the modified natural rubber, the nitrogen content is preferably 0.3% by mass or less, more preferably 0.15% by mass or less, and further preferably 0.1% by mass or less. When the nitrogen content exceeds 0.3% by mass, the Mooney viscosity increases during storage and the processability tends to deteriorate, or the fuel efficiency tends to deteriorate. The nitrogen content can be measured by a conventional method such as Kjeldahl method. Nitrogen is derived from protein.
改質天然ゴム中のゲル含有率は、20質量%以下が好ましく、10質量%以下がより好ましく、7質量%以下が更に好ましい。20質量%を超えると、加工性が悪化したり、低燃費性が悪化する傾向がある。ゲル含有率とは、非極性溶媒であるトルエンに対する不溶分として測定した値を意味し、以下においては単に「ゲル含有率」又は「ゲル分」と称することがある。ゲル分の含有率の測定方法は次のとおりである。まず、天然ゴム試料を脱水トルエンに浸し、暗所に遮光して1週間放置後、トルエン溶液を1.3×105rpmで30分間遠心分離して、不溶のゲル分とトルエン可溶分とを分離する。不溶のゲル分にメタノールを加えて固形化した後、乾燥し、ゲル分の質量と試料の元の質量との比からゲル含有率が求められる。 The gel content in the modified natural rubber is preferably 20% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, and still more preferably 7% by mass or less. If it exceeds 20% by mass, the processability tends to deteriorate or the fuel efficiency tends to deteriorate. The gel content means a value measured as an insoluble content with respect to toluene which is a nonpolar solvent, and may be simply referred to as “gel content” or “gel content” below. The measuring method of the content rate of a gel part is as follows. First, a natural rubber sample is soaked in dehydrated toluene, light-shielded in the dark and left for 1 week, and then the toluene solution is centrifuged at 1.3 × 10 5 rpm for 30 minutes to obtain an insoluble gel content and a toluene soluble content. Isolate. Methanol is added to the insoluble gel and solidified, and then dried, and the gel content is determined from the ratio between the mass of the gel and the original mass of the sample.
改質天然ゴムは、実質的にリン脂質が存在しないことが好ましい。「実質的にリン脂質が存在しない」とは、天然ゴム試料をクロロホルムで抽出し、抽出物の31P−NMR測定において、−3ppm〜1ppmにリン脂質によるピークが存在しない状態を表す。−3ppm〜1ppmに存在するリンのピークとは、リン脂質におけるリンのリン酸エステル構造に由来するピークである。 The modified natural rubber is preferably substantially free of phospholipids. “Substantially free of phospholipid” represents a state in which a natural rubber sample is extracted with chloroform and a peak due to phospholipid does not exist at −3 ppm to 1 ppm in 31 P-NMR measurement of the extract. The peak of phosphorus present at -3 ppm to 1 ppm is a peak derived from the phosphate structure of phosphorus in the phospholipid.
改質天然ゴムは、例えば、特開2010−138359号公報に記載の製法などで得られるが、なかでも、天然ゴムラテックスをケン化処理し、ケン化天然ゴムラテックスを調製する工程(A)、該ケン化天然ゴムラテックスを凝集させて得られた凝集ゴムをアルカリ処理する工程(B)、及びゴム中に含まれるリン含有量が200ppm以下になるまで洗浄する工程(C)を含む製造方法で調製されるものが好ましい。該製法により、リン含有量、窒素含有量などを効果的に減量できる。また、該製法により得られる改質天然ゴムを使用することで、低燃費性、加工性を顕著に改善でき、これらの性能が高い次元で得られる。また、酸で凝集させた際、残存する酸をアルカリ処理で中和することで、酸によるゴムの劣化を防ぐことができる。 The modified natural rubber can be obtained, for example, by the production method described in JP 2010-138359 A. Among them, the process (A) of preparing a saponified natural rubber latex by saponifying the natural rubber latex, A production method comprising a step (B) of subjecting the agglomerated rubber obtained by agglomerating the saponified natural rubber latex to an alkali treatment and a step (C) of washing until the phosphorus content contained in the rubber is 200 ppm or less. What is prepared is preferred. By this manufacturing method, phosphorus content, nitrogen content, etc. can be reduced effectively. Further, by using the modified natural rubber obtained by the production method, the fuel economy and processability can be remarkably improved, and these performances can be obtained at a high level. Further, when the agglomeration with acid is performed, the remaining acid is neutralized with an alkali treatment, whereby deterioration of the rubber by the acid can be prevented.
上記製造方法において、ケン化処理は、天然ゴムラテックスに、アルカリと、必要に応じて界面活性剤を添加して所定温度で一定時間、静置することにより行うことができる。なお、必要に応じて撹拌などを行っても良い。上記製造方法によれば、天然ゴムのリン含有量、窒素含有量を抑えることができる。 In the production method described above, the saponification treatment can be performed by adding an alkali and, if necessary, a surfactant to natural rubber latex and allowing to stand at a predetermined temperature for a certain time. In addition, you may perform stirring etc. as needed. According to the above production method, the phosphorus content and nitrogen content of natural rubber can be suppressed.
天然ゴムラテックスとしては、生ラテックス、精製ラテックス、ハイアンモニアラテックスなどの従来公知のものを使用できる。ケン化処理に用いるアルカリとしては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、アミン化合物などが挙げられ、特に水酸化ナトリウム、水酸化カリウムが好ましい。界面活性剤としては、公知の陰イオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、両性界面活性剤が使用可能であり、なかでも、陰イオン性界面活性剤が好ましく、スルホン酸系の陰イオン性界面活性剤がより好ましい。 As the natural rubber latex, conventionally known latexes such as raw latex, purified latex, and high ammonia latex can be used. Examples of the alkali used for the saponification treatment include sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide, and amine compounds, and sodium hydroxide and potassium hydroxide are particularly preferable. As the surfactant, known anionic surfactants, nonionic surfactants, and amphoteric surfactants can be used. Of these, anionic surfactants are preferred, and sulfonic acid anions are preferred. A surfactant is more preferable.
ケン化処理において、アルカリの添加量は適宜設定すればよいが、天然ゴムラテックスの固形分100質量部に対して、好ましくは0.1〜10質量部である。また、界面活性剤の添加量は、天然ゴムラテックスの固形分100質量部に対して、好ましくは0.01〜6.0質量部である。なお、ケン化処理の温度及び時間も適宜設定すればよく、通常は20〜70℃で1〜72時間程度である。 In the saponification treatment, the amount of alkali added may be set as appropriate, but is preferably 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the solid content of the natural rubber latex. The addition amount of the surfactant is preferably 0.01 to 6.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the solid content of the natural rubber latex. The temperature and time of the saponification treatment may be set as appropriate, and is usually about 20 to 70 ° C. and about 1 to 72 hours.
ケン化反応終了後、反応により得られたケン化天然ゴムラテックスを凝集させて得られた凝集ゴムを、必要に応じて破砕し、次いで、得られた凝集ゴムや破砕ゴムとアルカリを接触させてアルカリ処理を行う。アルカリ処理により、ゴム中の窒素含有量などを効率的に低減でき、本発明の効果が一層発揮される。凝集方法としては、例えば、ギ酸などの酸を添加する方法が挙げられる。アルカリ処理方法としては、ゴムとアルカリを接触させる方法であれば特に限定されず、例えば、凝集ゴムや破砕ゴムをアルカリに浸漬する方法などが挙げられる。アルカリ処理に使用できるアルカリとしては、例えば、上記ケン化処理におけるアルカリの他に、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸リチウム、炭酸水素リチウムなどのアルカリ金属炭酸塩や、アンモニア水などが挙げられる。なかでも、本発明の効果に優れるという点から、アルカリ金属炭酸塩が好ましく、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムがより好ましい。 After completion of the saponification reaction, the agglomerated rubber obtained by agglomerating the saponified natural rubber latex obtained by the reaction is crushed as necessary, and then the obtained agglomerated rubber or crushed rubber is brought into contact with an alkali. Perform alkali treatment. By the alkali treatment, the nitrogen content in the rubber can be efficiently reduced, and the effects of the present invention are further exhibited. Examples of the aggregation method include a method of adding an acid such as formic acid. The alkali treatment method is not particularly limited as long as it is a method in which rubber and alkali are brought into contact with each other, and examples thereof include a method in which agglomerated rubber and crushed rubber are immersed in alkali. Examples of the alkali that can be used for the alkali treatment include alkali metal carbonates such as potassium carbonate, sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate, potassium hydrogen carbonate, lithium carbonate, lithium hydrogen carbonate, and ammonia in addition to the alkali in the saponification treatment described above. Water etc. are mentioned. Of these, alkali metal carbonates are preferable, and sodium carbonate and potassium carbonate are more preferable from the viewpoint of excellent effects of the present invention.
上記浸漬にてアルカリ処理する場合、好ましくは0.1〜5質量%、より好ましくは0.2〜3質量%の濃度のアルカリ水溶液にゴム(破砕ゴム)を浸漬することにより、処理できる。これにより、ゴム中の窒素量などを一層低減できる。 When the alkali treatment is performed by the above immersion, the treatment can be performed by immersing rubber (crushed rubber) in an alkaline aqueous solution having a concentration of preferably 0.1 to 5 mass%, more preferably 0.2 to 3 mass%. Thereby, the amount of nitrogen in the rubber can be further reduced.
上記浸漬によりアルカリ処理する場合、アルカリ処理の温度は、適宜設定できるが、通常は20〜70℃が好ましい。また、アルカリ処理の時間は、処理温度にもよるが、十分な処理と生産性を併せ考慮すると1〜20時間が好ましく、2〜12時間がより好ましい。 When the alkali treatment is performed by the immersion, the temperature of the alkali treatment can be set as appropriate, but is usually preferably 20 to 70 ° C. The alkali treatment time depends on the treatment temperature, but is preferably 1 to 20 hours, more preferably 2 to 12 hours, considering sufficient treatment and productivity.
アルカリ処理後、洗浄処理を行うことにより、リン含有量を低減できる。洗浄処理としては、例えば、ゴム分を水で希釈して洗浄後、遠心分離処理する方法、静置してゴムを浮かせ、水相のみを排出して、ゴム分を取り出す方法が挙げられる。遠心分離する際は、まず天然ゴムラテックスのゴム分が5〜40質量%、好ましくは10〜30質量%となるように水で希釈する。次いで、5000〜10000rpmで1〜60分間遠心分離すればよく、所望のリン含有量になるまで洗浄を繰り返せばよい。また、静置してゴムを浮かせる場合も水の添加、撹拌を繰り返して、所望のリン含有量になるまで洗浄すればよい。洗浄処理終了後、乾燥することにより、本発明における改質天然ゴムが得られる。 Phosphorus content can be reduced by performing a washing treatment after the alkali treatment. Examples of the washing treatment include a method of diluting a rubber component with water and washing, followed by a centrifugal separation treatment, and a method of leaving the rubber to stand and discharging the aqueous phase and taking out the rubber component. When centrifuging, it is first diluted with water so that the rubber content of the natural rubber latex is 5 to 40% by mass, preferably 10 to 30% by mass. Then, it may be centrifuged at 5000 to 10000 rpm for 1 to 60 minutes, and washing may be repeated until a desired phosphorus content is obtained. In addition, when the rubber is allowed to stand still, the addition of water and stirring may be repeated until the desired phosphorus content is obtained. The modified natural rubber in the present invention is obtained by drying after completion of the washing treatment.
本発明のゴム組成物に含まれるゴム成分100質量%中の改質天然ゴムの含有量は、好ましくは5質量%以上、より好ましくは20質量%以上、更に好ましくは40質量%以上、特に好ましくは60質量%以上であり、100質量%であってもよい。5質量%未満では、改質天然ゴムを配合した効果が充分に得られないおそれがある。 The content of the modified natural rubber in 100% by mass of the rubber component contained in the rubber composition of the present invention is preferably 5% by mass or more, more preferably 20% by mass or more, still more preferably 40% by mass or more, particularly preferably. Is 60 mass% or more, and may be 100 mass%. If it is less than 5% by mass, the effect of blending the modified natural rubber may not be sufficiently obtained.
改質天然ゴム以外に、本発明に使用できるゴム成分としては、例えば、天然ゴム(NR)(非改質)、イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、スチレンイソプレンブタジエンゴム(SIBR)、エチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)、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が挙げられる。 In addition to the modified natural rubber, examples of rubber components that can be used in the present invention include natural rubber (NR) (non-modified), isoprene rubber (IR), butadiene rubber (BR), styrene butadiene rubber (SBR), and styrene. Examples include diene rubbers such as isoprene butadiene rubber (SIBR), ethylene propylene diene rubber (EPDM), chloroprene rubber (CR), and acrylonitrile butadiene rubber (NBR).
本発明では、ミルセン重合体が使用される。ミルセン重合体とは、ミルセンをモノマー成分として重合して得られた重合体を意味する。ここで、ミルセンは、天然に存在する有機化合物で、モノテルペンに属するオレフィンの一種である。ミルセンには、α−ミルセン(2−メチル−6−メチレンオクタ−1,7−ジエン)とβ−ミルセン(7−メチル−3−メチレンオクタ−1,6−ジエン)の2種の異性体が存在するが、本発明においては、単にミルセンという場合、β−ミルセン(下記構造の化合物)を意味する。
本発明では、上記改質天然ゴムと共に、石油外資源由来の軟化剤である、特定の分子量を有するミルセン重合体を配合することにより、良好な加工性を維持又は改善しつつ、低燃費性、耐久性(耐リムチェーフィング性)を改善できる。また、モノマー成分であるミルセンは、天然に存在する有機化合物であるため、該ミルセンを重合して得られたミルセン重合体を配合することにより、石油資源由来の原料の使用量を低減でき、環境に配慮でき、将来の石油供給量の減少に備えることができる。なお、ミルセン重合体は、従来クリンチエイペックスゴムに配合されているオイル等の軟化剤に置き換えて配合することが好ましい。これにより、石油資源由来の原料の使用量をより低減できると共に、本発明の効果がより好適に得られる。 In the present invention, along with the modified natural rubber, by blending a myrcene polymer having a specific molecular weight, which is a softener derived from non-petroleum resources, while maintaining or improving good processability, low fuel consumption, Durability (rim chafing resistance) can be improved. In addition, since myrcene, which is a monomer component, is a naturally occurring organic compound, by using a myrcene polymer obtained by polymerizing the myrcene, it is possible to reduce the amount of raw material derived from petroleum resources, And can prepare for future reductions in oil supply. The myrcene polymer is preferably blended in place of a softening agent such as oil conventionally blended in clinch apex rubber. Thereby, while the usage-amount of the raw material derived from petroleum resources can be reduced more, the effect of this invention is acquired more suitably.
ミルセン重合体の重量平均分子量(Mw)は、1000以上であれば特に限定されないが、好ましくは2000以上、より好ましくは3000以上である。Mwが1000未満では、耐久性(耐リムチェーフィング性)が大幅に悪化する。Mwは、500000以下であれば特に限定されないが、より好ましくは300000以下、更に好ましくは150000以下、特に好ましくは100000以下である。Mwが500000を超えると、耐久性(耐リムチェーフィング性)が大幅に悪化し、低燃費性も悪化する。Mwが上記範囲内のミルセン重合体は、好適に軟化剤として使用でき、本発明の効果がより好適に得られる。
なお、本明細書において、重量平均分子量(Mw)は、実施例に記載の方法により得られる。
The weight average molecular weight (Mw) of the myrcene polymer is not particularly limited as long as it is 1000 or more, but is preferably 2000 or more, more preferably 3000 or more. If Mw is less than 1000, durability (rim chafing resistance) is significantly deteriorated. Mw is not particularly limited as long as it is 500,000 or less, more preferably 300,000 or less, still more preferably 150,000 or less, and particularly preferably 100,000 or less. When Mw exceeds 500,000, durability (rim chafing resistance) is greatly deteriorated and fuel efficiency is also deteriorated. A myrcene polymer having an Mw within the above range can be suitably used as a softening agent, and the effects of the present invention can be more suitably obtained.
In addition, in this specification, a weight average molecular weight (Mw) is obtained by the method as described in an Example.
上記ミルセン重合体は、ミルセンをモノマー成分として重合して得られる。 The myrcene polymer is obtained by polymerizing myrcene as a monomer component.
上記重合において、重合手順は特に限定されず、例えば、すべてのモノマーを一度に重合させてもよいし、逐次、モノマーを加えて重合させてもよい。また、モノマー成分として、ミルセン以外のモノマー成分を併用してもよいが、モノマー成分100質量%中のミルセンの含有量は、好ましくは80質量%以上、より好ましくは90質量%以上であり、100質量%であってもよい。 In the above polymerization, the polymerization procedure is not particularly limited, and for example, all the monomers may be polymerized at once, or the monomers may be sequentially added and polymerized. A monomer component other than myrcene may be used in combination as the monomer component, but the content of myrcene in 100% by mass of the monomer component is preferably 80% by mass or more, more preferably 90% by mass or more. It may be mass%.
上記重合は、常法により実施することができ、例えば、アニオン重合、配位重合等により実施することができる。 The above polymerization can be carried out by a conventional method, for example, anionic polymerization, coordination polymerization or the like.
重合方法については特に制限はなく、溶液重合法、乳化重合法、気相重合法、バルク重合法のいずれをも用いることができるが、このうち、溶液重合法が好ましい。また、重合形式は、バッチ式および連続式のいずれであってもよい。 The polymerization method is not particularly limited, and any of a solution polymerization method, an emulsion polymerization method, a gas phase polymerization method, and a bulk polymerization method can be used. Among these, the solution polymerization method is preferable. Further, the polymerization format may be either a batch type or a continuous type.
以下において、アニオン重合、配位重合によりミルセン重合体を調製する方法についてそれぞれ説明する。 Hereinafter, methods for preparing a myrcene polymer by anionic polymerization and coordination polymerization will be described.
<アニオン重合>
該アニオン重合は、アニオン重合開始剤の存在下、適当な溶媒中で実施することができる。アニオン重合開始剤としては、慣用のものをいずれも好適に使用することができ、そのようなアニオン重合開始剤としては、例えば、一般式RLix(但し、Rは1個またはそれ以上の炭素原子を含む脂肪族、芳香族または脂環式基であり、xは1〜20の整数である。)を有する有機リチウム化合物があげられる。適当な有機リチウム化合物としては、メチルリチウム、エチルリチウム、n−ブチルリチウム、sec−ブチルリチウム、tert−ブチルリチウム、フェニルリチウムおよびナフチルリチウムが挙げられる。好ましい有機リチウム化合物はn−ブチルリチウムおよびsec−ブチルリチウムである。アニオン重合開始剤は、単独でまたは2種以上を混合して用いることができる。アニオン重合を行う際の重合開始剤の使用量は特に限定はないが、例えば、重合に供する全モノマー100g当り、約0.05〜35mmol用いるのが好ましく、約0.05〜0.2mmol用いるのがより好ましい。
<Anionic polymerization>
The anionic polymerization can be carried out in a suitable solvent in the presence of an anionic polymerization initiator. Any conventional anionic polymerization initiator can be suitably used. Examples of such an anionic polymerization initiator include a general formula RLix (where R represents one or more carbon atoms). An organic lithium compound having an aliphatic, aromatic or alicyclic group, and x is an integer of 1 to 20. Suitable organolithium compounds include methyllithium, ethyllithium, n-butyllithium, sec-butyllithium, tert-butyllithium, phenyllithium and naphthyllithium. Preferred organolithium compounds are n-butyllithium and sec-butyllithium. An anionic polymerization initiator can be used individually or in mixture of 2 or more types. The amount of the polymerization initiator used in the anionic polymerization is not particularly limited. For example, about 0.05 to 35 mmol is preferably used, and about 0.05 to 0.2 mmol is used per 100 g of all monomers to be subjected to polymerization. Is more preferable.
また、アニオン重合に用いる溶媒としては、アニオン重合開始剤を失活させたり、重合反応を停止させたりしないものであれば、いずれも好適に用いることができ、極性溶媒または非極性溶媒のいずれも使用することができる。極性溶媒としては、例えば、テトラヒドロフランなどのエーテル系溶媒があげられ、非極性溶媒としては、例えば、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ペンタンなどの鎖式炭化水素、シクロヘキサンなどの環式炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素などを挙げることができる。これら溶媒は、単独でまたは2種以上を混合して用いることができる。 Moreover, as a solvent used for anionic polymerization, any solvent can be used suitably as long as it does not deactivate the anionic polymerization initiator or stop the polymerization reaction. Either a polar solvent or a nonpolar solvent can be used. Can be used. Examples of the polar solvent include ether solvents such as tetrahydrofuran, and examples of the nonpolar solvent include chain hydrocarbons such as hexane, heptane, octane and pentane, cyclic hydrocarbons such as cyclohexane, benzene and toluene. And aromatic hydrocarbons such as xylene. These solvents can be used alone or in admixture of two or more.
アニオン重合は、さらに極性化合物の存在下に実施するのが好ましい。極性化合物としては、例えば、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、エチルメチルエーテル、エチルプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジフェニルエーテル、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン(TMEDA)などが挙げられる。極性化合物は、単独でまたは2種以上を混合して用いることができる。この極性化合物は、重合体のミクロ構造を制御するのに有用である。極性化合物の使用量は、極性化合物の種類および重合条件により異なるが、アニオン重合開始剤とのモル比(極性化合物/アニオン重合開始剤)として0.1以上であることが好ましい。アニオン重合開始剤とのモル比(極性化合物/アニオン重合開始剤)が0.1未満ではミクロ構造を制御することに対する極性物質の効果が十分でない傾向がある。 Anionic polymerization is preferably carried out in the presence of a polar compound. Examples of polar compounds include dimethyl ether, diethyl ether, ethyl methyl ether, ethyl propyl ether, tetrahydrofuran, dioxane, diphenyl ether, tripropylamine, tributylamine, trimethylamine, triethylamine, N, N, N ′, N′-tetramethylethylenediamine. (TMEDA). A polar compound can be used individually or in mixture of 2 or more types. This polar compound is useful for controlling the microstructure of the polymer. The amount of the polar compound used varies depending on the type of the polar compound and the polymerization conditions, but is preferably 0.1 or more as the molar ratio (polar compound / anionic polymerization initiator) to the anionic polymerization initiator. If the molar ratio with the anionic polymerization initiator (polar compound / anionic polymerization initiator) is less than 0.1, the effect of the polar substance on controlling the microstructure tends to be insufficient.
アニオン重合の際の反応温度は、好適に反応が進行する限り特に限定はないが、通常−10℃〜100℃であることが好ましく、25℃〜70℃であることがより好ましい。また、反応時間は、仕込み量、反応温度、その他条件により異なるが、通常、例えば、3時間程度行えば十分である。 The reaction temperature during the anionic polymerization is not particularly limited as long as the reaction proceeds suitably, but it is usually preferably −10 ° C. to 100 ° C., more preferably 25 ° C. to 70 ° C. The reaction time varies depending on the charged amount, the reaction temperature, and other conditions, but usually, for example, about 3 hours is sufficient.
上記アニオン重合は、この分野で通常使用する反応停止剤の添加により、停止させることができる。そのような反応停止剤としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノールなどのアルコールまたは酢酸などの活性プロトンを有する極性溶媒およびこれらの混液、またはそれらの極性溶媒とヘキサン、シクロヘキサンなどの無極性溶媒との混液が挙げられる。反応停止剤の添加量は、通常、アニオン重合開始剤に対し、同モル量もしくは2倍モル量程度で十分である。 The anionic polymerization can be stopped by adding a reaction terminator usually used in this field. Examples of such a reaction terminator include polar solvents having active protons such as alcohols such as methanol, ethanol and isopropanol or acetic acid and mixtures thereof, or polar solvents and nonpolar solvents such as hexane and cyclohexane. A mixed solution is mentioned. The amount of the reaction terminator added is usually about the same molar amount or twice the molar amount relative to the anionic polymerization initiator.
重合反応停止後、ミルセン重合体は、重合溶液から常法により溶媒を除去することにより、または、重合溶液をその1倍量以上のアルコールに注ぎ、ミルセン重合体を沈殿させることにより、容易に単離することができる。 After the termination of the polymerization reaction, the myrcene polymer can be easily removed by removing the solvent from the polymerization solution by a conventional method, or by pouring the polymerization solution into one or more times the amount of alcohol and precipitating the myrcene polymer. Can be separated.
<配位重合>
配位重合は、上記アニオン重合におけるアニオン重合開始剤に代えて、配位重合開始剤を用いることにより、実施することができる。配位重合開始剤としては、慣用のものをいずれも好適に用いることができ、そのような配位重合開始剤としては、例えば、ランタノイド化合物、チタン化合物、コバルト化合物、ニッケル化合物等の遷移金属含有化合物である触媒が挙げられる。また、所望により、さらにアルミニウム化合物、ホウ素化合物を助触媒として使用することができる。
<Coordination polymerization>
The coordination polymerization can be carried out by using a coordination polymerization initiator instead of the anionic polymerization initiator in the anionic polymerization. As the coordination polymerization initiator, any conventional one can be suitably used. Examples of such coordination polymerization initiator include transition metals such as lanthanoid compounds, titanium compounds, cobalt compounds, and nickel compounds. The catalyst which is a compound is mentioned. Further, if desired, an aluminum compound or a boron compound can be further used as a promoter.
ランタノイド化合物は、原子番号57〜71の元素(ランタノイド)のいずれかを含むものであれば特に限定されないが、これらランタノイドのうち、とりわけネオジムが好ましい。ランタノイド化合物としては、例えば、これら元素のカルボン酸塩、β−ジケトン錯体、アルコキサイド、リン酸塩または亜リン酸塩、ハロゲン化物などが挙げられる。これらの内、取り扱いの容易性から、カルボン酸塩、アルコキサイド、β−ジケトン錯体が好ましい。チタン化合物としては、例えば、シクロペンタジエニル基、インデニル基、置換シクロペンタジエニル基または置換インデニル基を1つを含み、かつハロゲン、アルコキシル基、アルキル基の中から選ばれる置換基を3つ有するチタン含有化合物などが挙げられるが、触媒性能の点から、アルコキシシリル基を1つ有する化合物が好ましい。コバルト化合物としては、例えば、コバルトのハロゲン化物、カルボン酸塩、β−ジケトン錯体、有機塩基錯体、有機ホスフィン錯体などが挙げられる。ニッケル化合物としては、例えば、ニッケルのハロゲン化物、カルボン酸塩、β−ジケトン錯体、有機塩基錯体などが挙げられる。配位重合開始剤として用いる触媒は、単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。配位重合を行う際の重合開始剤としての触媒の使用量は特に限定はないが、例えば、好ましい使用量としては、アニオン重合の場合の触媒の使用量と同様である。 The lanthanoid compound is not particularly limited as long as it contains any of the elements of atomic numbers 57 to 71 (lanthanoid), but among these lanthanoids, neodymium is particularly preferable. Examples of lanthanoid compounds include carboxylates, β-diketone complexes, alkoxides, phosphates or phosphites, halides, and the like of these elements. Of these, carboxylates, alkoxides, and β-diketone complexes are preferred because of easy handling. The titanium compound includes, for example, a cyclopentadienyl group, an indenyl group, a substituted cyclopentadienyl group, or a substituted indenyl group, and three substituents selected from a halogen, an alkoxyl group, and an alkyl group. Examples of the titanium-containing compound include compounds having one alkoxysilyl group from the viewpoint of catalyst performance. Examples of the cobalt compound include cobalt halides, carboxylates, β-diketone complexes, organic base complexes, and organic phosphine complexes. Examples of the nickel compound include nickel halides, carboxylates, β-diketone complexes, and organic base complexes. The catalyst used as the coordination polymerization initiator can be used alone or in combination of two or more. The amount of the catalyst used as the polymerization initiator in the coordination polymerization is not particularly limited. For example, the preferable amount used is the same as the amount of the catalyst used in the anionic polymerization.
助触媒として用いるアルミニウム化合物としては、例えば、有機アルミノキサン類、ハロゲン化有機アルミニウム化合物、有機アルミニウム化合物、水素化有機アルミニウム化合物などが挙げられる。有機アルミノキサン類としては、例えば、アルキルアルミノキサン類(メチルアルミノキサン、エチルアルミノキサン、プロピルアルミノキサン、ブチルアルミノキサン、イソブチルアルミノキサン、オクチルアルミノキサン、へキシルアルミノキサンなど)が、ハロゲン化有機アルミニウム化合物としては、例えば、ハロゲン化アルキルアルミニウム化合物(ジメチルアルミニウムクロライド、ジエチルアルミニウムクロライド、メチルアルミニウムジクロライド、エチルアルミニウムジクロライドなど)が、有機アルミニウム化合物としては、例えば、アルキルアルミニウム化合物(トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソプロピルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウムなど)が、水素化有機アルミニウム化合物としては、例えば、水素化アルキルアルミニウム化合物(ジエチルアルミニウムハイドライド、ジイソブチルアルミニウムハイドライドなど)が挙げられる。また、ホウ素化合物としては、例えば、テトラフェニルボレート、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、(3,5−ビストリフルオロメチルフェニル)ボレート等のアニオン種を含む化合物が挙げられる。これら助触媒も、単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。 Examples of the aluminum compound used as a cocatalyst include organic aluminoxanes, halogenated organoaluminum compounds, organoaluminum compounds, and hydrogenated organoaluminum compounds. Examples of organic aluminoxanes include alkylaluminoxanes (such as methylaluminoxane, ethylaluminoxane, propylaluminoxane, butylaluminoxane, isobutylaluminoxane, octylaluminoxane, hexylaluminoxane), and examples of halogenated organoaluminum compounds include alkyl halides. Aluminum compounds (dimethylaluminum chloride, diethylaluminum chloride, methylaluminum dichloride, ethylaluminum dichloride, etc.), and organic aluminum compounds such as alkylaluminum compounds (trimethylaluminum, triethylaluminum, triisopropylaluminum, triisobutylaluminum, etc.) , Hydrogenated organoaluminum The object, for example, hydrogenated alkylaluminum compounds (diethyl aluminum hydride, and diisobutyl aluminum hydride) and the like. Examples of the boron compound include compounds containing anionic species such as tetraphenylborate, tetrakis (pentafluorophenyl) borate, and (3,5-bistrifluoromethylphenyl) borate. These promoters can also be used alone or in combination of two or more.
配位重合に関し、溶媒および極性化合物としては、アニオン重合で説明したものを同様に使用することができる。また、反応時間および反応温度もアニオン重合で説明したものと同様である。重合反応の停止およびミルセン重合体の単離も、アニオン重合の場合と同様にして行うことができる。 Regarding the coordination polymerization, as the solvent and the polar compound, those described in the anionic polymerization can be used in the same manner. The reaction time and reaction temperature are also the same as those described in the anionic polymerization. Termination of the polymerization reaction and isolation of the myrcene polymer can be performed in the same manner as in the case of anionic polymerization.
ミルセン重合体の重量平均分子量(Mw)は、重合時に仕込むミルセンのモノマー量や重合開始剤量を調節することにより制御することができる。例えば、全モノマー/アニオン重合開始剤比や全モノマー/配位重合開始剤比を大きくすればMwを大きくすることができ、逆に小さくすればMwを小さくすることができる。ミルセン重合体の数平均分子量(Mn)についても同様である。 The weight average molecular weight (Mw) of the myrcene polymer can be controlled by adjusting the amount of myrcene monomer and the amount of polymerization initiator charged during the polymerization. For example, if the total monomer / anionic polymerization initiator ratio or the total monomer / coordination polymerization initiator ratio is increased, Mw can be increased, and conversely, if it is decreased, Mw can be decreased. The same applies to the number average molecular weight (Mn) of the myrcene polymer.
ゴム成分100質量部に対して、ミルセン重合体の含有量は、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。1質量部未満では、ミルセン重合体を配合した効果を充分に得られない傾向がある。また、ミルセン重合体の含有量は、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15質量部以下である。50質量部を超えると、低燃費性が低下する傾向がある。 The content of the myrcene polymer is preferably 1 part by mass or more, more preferably 3 parts by mass or more, and further preferably 5 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the rubber component. If it is less than 1 part by mass, the effect of blending the myrcene polymer tends to be insufficient. Further, the content of the myrcene polymer is preferably 50 parts by mass or less, more preferably 30 parts by mass or less, and still more preferably 15 parts by mass or less. If it exceeds 50 parts by mass, the fuel efficiency tends to decrease.
本発明では、ミルセン重合体以外にも軟化剤を配合してもよい。軟化剤としては、例えば、プロセスオイル、植物油、レジンを用いることができる。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、ナフテン系プロセスオイル、芳香族系プロセスオイル(アロマ系プロセスオイル)等が挙げられる。植物油としては、例えば、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。レジンとしては、石油系レジン、クマロンインデン樹脂、テルペン系樹脂等が挙げられる。 In the present invention, a softener may be blended in addition to the myrcene polymer. As the softener, for example, process oil, vegetable oil, and resin can be used. Examples of the process oil include paraffinic process oil, naphthenic process oil, aromatic process oil (aromatic process oil), and the like. Examples of vegetable oils include castor oil, cottonseed oil, sesame oil, rapeseed oil, soybean oil, palm oil, coconut oil, peanut hot water, rosin, pine oil, pine tar, tall oil, corn oil, rice bran oil, beet flower oil, sesame oil , Olive oil, sunflower oil, palm kernel oil, coconut oil, jojoba oil, macadamia nut oil, tung oil and the like. Examples of the resin include petroleum resins, coumarone indene resins, terpene resins, and the like.
上述のように、本発明では、ミルセン重合体は、従来クリンチエイペックスゴムに軟化剤として配合されているオイル等の軟化剤の一部又は全量と置き換えて配合することが好ましいため、軟化剤100質量%中のミルセン重合体の含有量は、好ましくは25質量%以上、より好ましくは50質量%以上、更に好ましくは80質量%以上であり、100質量%であってもよい。これにより、本発明の効果がより好適に得られる。 As described above, in the present invention, the myrcene polymer is preferably mixed with a part or all of a softener such as oil that has been blended as a softener in the conventional clinch apex rubber. The content of the myrcene polymer in the mass% is preferably 25 mass% or more, more preferably 50 mass% or more, still more preferably 80 mass% or more, and may be 100 mass%. Thereby, the effect of this invention is acquired more suitably.
本発明のゴム組成物には、シリカを配合することが好ましい。上記改質天然ゴム、ミルセン重合体とともに、シリカを配合することにより、加工性、耐久性(耐リムチェーフィング性)を良好としながら、低燃費性をより向上でき、本発明の効果がより好適に得られる。また、環境に配慮でき、将来の石油供給量の減少に備えることができる。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。 Silica is preferably blended in the rubber composition of the present invention. By blending silica together with the modified natural rubber and myrcene polymer, the fuel efficiency can be further improved while improving the processability and durability (rim chafing resistance), and the effects of the present invention are more suitable. Is obtained. It is also environmentally friendly and can be prepared for a future reduction in oil supply. Examples of the silica include dry method silica (anhydrous silica), wet method silica (hydrous silica), and the like. Of these, wet-process silica is preferred because it has many silanol groups.
シリカのチッ素吸着比表面積(N2SA)は、好ましくは10m2/g以上、より好ましくは50m2/g以上、更に好ましくは100m2/g以上、特に好ましくは150m2/g以上である。10m2/g未満であると、十分な補強性が得られず、クリンチエイペックスとして用いるために必要な機械的強度、耐摩耗性を確保できず、充分な耐久性(耐リムチェーフィング性)が得られないおそれがある。また、シリカのN2SAは、好ましくは600m2/g以下、より好ましくは300m2/g以下、更に好ましくは260m2/g以下、特に好ましくは200m2/g以下である。
600m2/gを超えると、シリカが分散しにくくなり、加工性が悪化するおそれがある。また、低燃費性が低下するおそれがある。
なお、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。
The nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of silica is preferably 10 m 2 / g or more, more preferably 50 m 2 / g or more, still more preferably 100 m 2 / g or more, and particularly preferably 150 m 2 / g or more. . If it is less than 10 m 2 / g, sufficient reinforcement cannot be obtained, the mechanical strength and wear resistance necessary for use as a clinch apex cannot be ensured, and sufficient durability (rim chafing resistance) May not be obtained. Further, N 2 SA of silica is preferably 600 m 2 / g or less, more preferably 300 m 2 / g or less, still more preferably 260 m 2 / g or less, and particularly preferably 200 m 2 / g or less.
If it exceeds 600 m 2 / g, silica is difficult to disperse and processability may be deteriorated. Moreover, there is a possibility that the fuel efficiency is lowered.
The N 2 SA of silica is a value measured by the BET method in accordance with ASTM D3037-81.
シリカの含有量は、上記ゴム成分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質量部以上である。3質量部未満であると、シリカを配合した効果が充分に得られないおそれがある。該シリカの含有量は、好ましくは150質量部以下、より好ましくは120質量部以下、更に好ましくは100質量部以下である。150質量部を超えると、シリカが分散しにくくなり、加工性が悪化するおそれがある。また、耐久性(耐リムチェーフィング性)、低燃費性が低下するおそれがある。 The content of silica is preferably 3 parts by mass or more, more preferably 10 parts by mass or more, still more preferably 20 parts by mass or more, particularly preferably 40 parts by mass or more, and most preferably 100 parts by mass of the rubber component. It is 60 parts by mass or more. If it is less than 3 parts by mass, the effect of blending silica may not be sufficiently obtained. The content of the silica is preferably 150 parts by mass or less, more preferably 120 parts by mass or less, and still more preferably 100 parts by mass or less. If it exceeds 150 parts by mass, silica is difficult to disperse and processability may be deteriorated. Further, durability (rim chafing resistance) and fuel efficiency may be reduced.
上記ゴム組成物は、シリカとともにシランカップリング剤を含むことが好ましい。
シランカップリング剤としては、ゴム工業において、従来からシリカと併用される任意のシランカップリング剤を使用することができ、例えば、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド等のスルフィド系、3−メルカプトプロピルトリメトキシシランなどのメルカプト系、ビニルトリエ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などのニトロ系、3−クロロプロピルトリメトキシシランなどのクロロ系等が挙げられる。なかでも、スルフィド系が好ましく、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィドがより好ましい。
The rubber composition preferably contains a silane coupling agent together with silica.
As the silane coupling agent, any silane coupling agent conventionally used in combination with silica can be used in the rubber industry. For example, sulfide systems such as bis (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide, 3 -Mercapto type such as mercaptopropyltrimethoxysilane, vinyl type such as vinyltriethoxysilane, amino type such as 3-aminopropyltriethoxysilane, glycidoxy type of γ-glycidoxypropyltriethoxysilane, 3-nitropropyltri Examples thereof include nitro compounds such as methoxysilane, and chloro compounds such as 3-chloropropyltrimethoxysilane. Among these, sulfide type is preferable, and bis (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide is more preferable.
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2質量部以上、より好ましくは5質量部以上である。2質量部未満では、シリカの分散性を改善できず、充分な低燃費性、耐久性(耐リムチェーフィング性)の向上効果が得られない傾向がある。また、該シランカップリング剤の含有量は、好ましくは15質量部以下、より好ましくは10質量部以下である。15質量部を超えると、コストの増加に見合った効果が得られない傾向がある。 The content of the silane coupling agent is preferably 2 parts by mass or more, more preferably 5 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of silica. If the amount is less than 2 parts by mass, the dispersibility of silica cannot be improved, and there is a tendency that sufficient effects of improving fuel economy and durability (rim chafing resistance) cannot be obtained. Further, the content of the silane coupling agent is preferably 15 parts by mass or less, more preferably 10 parts by mass or less. When it exceeds 15 parts by mass, there is a tendency that an effect commensurate with the increase in cost cannot be obtained.
本発明では、シリカとともにシラン化合物を含むことが好ましい。シラン化合物を含有することで、低燃費性、耐久性(耐リムチェーフィング性)を向上させることができる。シラン化合物としては、例えば、下記式で表される化合物が挙げられる。
Xn−Si−Y4−n
(式中、Xは炭素数1〜5のアルコキシ基、Yはフェニル基またはアルキル基、nは1〜3の整数である。)
In this invention, it is preferable that a silane compound is included with a silica. By containing a silane compound, low fuel consumption and durability (rim chafing resistance) can be improved. As a silane compound, the compound represented by a following formula is mentioned, for example.
Xn- Si-Y 4-n
(Wherein X is an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, Y is a phenyl group or an alkyl group, and n is an integer of 1 to 3)
上記式中において、Xは炭素数1〜5のアルコキシ基であり、シリカと反応しやすいという理由から、メトキシ基またはエトキシ基が好ましく、引火点が高いという理由から、エトキシ基がより好ましい。 In the above formula, X is an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, and is preferably a methoxy group or an ethoxy group because it easily reacts with silica, and more preferably an ethoxy group because it has a high flash point.
また、Yはフェニル基またはアルキル基(好ましくは炭素数1〜10のアルキル基)であり、Yがアルキル基の場合、たとえば、メチル基(−CH3)の場合、たとえばメチルトリエトキシシランでは引火点が8℃、ヘキシル基(−CH2(CH2)4CH3)の場合、たとえばヘキシルトリエトキシシランでは引火点が81℃と低いのに対し、Yがフェニル基の場合は引火点が111℃と高いため、取り扱いやすいという理由から、フェニル基が好ましい。 Y is a phenyl group or an alkyl group (preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms). When Y is an alkyl group, for example, a methyl group (—CH 3 ), for example, methyl triethoxysilane is flammable. When the point is 8 ° C. and a hexyl group (—CH 2 (CH 2 ) 4 CH 3 ), for example, hexyltriethoxysilane has a low flash point of 81 ° C., whereas when Y is a phenyl group, the flash point is 111 ° C. Therefore, a phenyl group is preferable because it is easy to handle.
nは1〜3の整数である。nが0では、シラン化合物がアルコキシ基を有しておらず、シリカと反応することができない傾向がある。また、nが4では、ゴムと相溶しにくくなる傾向がある。なお、シリカと反応性が高いという理由から、nは3が好ましい。 n is an integer of 1 to 3. When n is 0, the silane compound does not have an alkoxy group and tends not to react with silica. Moreover, when n is 4, it tends to be difficult to be compatible with rubber. Note that n is preferably 3 because it is highly reactive with silica.
上記式を満たすシラン化合物としては、メチルトリメトキシシラン(信越化学(株)製のKBM13など)、ジメチルジメトキシシラン(信越化学(株)製のKBM22など)、フェニルトリメトキシシラン(信越化学(株)製のKBM103など)、ジフェニルジメトキシシラン(信越化学(株)製のKBM202SSなど)、メチルトリエトキシシラン(信越化学(株)製のKBE13など)、ジメチルジエトキシシラン(信越化学(株)製のKBE22など)、フェニルトリエトキシシラン(信越化学(株)製のKBE103など)、ジフェニルジエトキシシラン(信越化学(株)製のKBE202など)、ヘキシルトリメトキシシラン(信越化学(株)製のKBM3063など)、ヘキシルトリエトキシシラン(信越化学(株)製のKBE3063など)、デシルトリメトキシシラン(信越化学(株)製のKBM3103、KBM3103Cなど)などがあげられる。なかでも、シリカとの反応性が高く、引火点が高いという理由から、フェニルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシランが好ましく、フェニルトリエトキシシランがより好ましい。 Examples of the silane compound satisfying the above formula include methyltrimethoxysilane (KBM13 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), dimethyldimethoxysilane (KBM22 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), phenyltrimethoxysilane (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.). KBM103 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), methyltriethoxysilane (KBE13 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), dimethyldiethoxysilane (KBE22 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) Etc.), phenyltriethoxysilane (KBE103 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), diphenyldiethoxysilane (KBE202 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), hexyltrimethoxysilane (KBM3063 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) , Hexyltriethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) BE3063 etc.), etc. KBM3103, KBM3103C made decyl trimethoxysilane (Shin-Etsu Chemical Co.) and the like, such as. Of these, phenyltriethoxysilane and phenyltrimethoxysilane are preferred, and phenyltriethoxysilane is more preferred because of its high reactivity with silica and high flash point.
シラン化合物の含有量は、シリカ100質量部に対して4質量部以上が好ましく、6質量部以上がより好ましい。シラン化合物の含有量が4質量部未満では、充分な低燃費性、耐久性(耐リムチェーフィング性)の向上効果が得られない傾向がある。また、シラン化合物の含有量は16質量部以下が好ましく、12質量部以下がより好ましい。シラン化合物の含有量が16質量部を超えると、コストだけが無意味に増大してしまったり、耐久性(耐リムチェーフィング性)が低下する懸念が生じてしまったりする傾向がある。 4 mass parts or more are preferable with respect to 100 mass parts of silica, and, as for content of a silane compound, 6 mass parts or more are more preferable. If the content of the silane compound is less than 4 parts by mass, sufficient fuel economy and durability (rim chafing resistance) may not be improved. Moreover, 16 mass parts or less are preferable and, as for content of a silane compound, 12 mass parts or less are more preferable. When the content of the silane compound exceeds 16 parts by mass, there is a tendency that only the cost increases meaninglessly or there is a concern that durability (rim chafing resistance) is lowered.
本発明のゴム組成物には、前記成分以外にも、ゴム組成物の製造に一般に使用される配合剤、例えば、カーボンブラック、クレー等の補強用充填剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、各種老化防止剤、粘着付与剤、ワックス、硫黄等の加硫剤、加硫促進剤などを適宜配合することができる。 In addition to the above components, the rubber composition of the present invention includes compounding agents generally used in the production of rubber compositions, for example, reinforcing fillers such as carbon black and clay, zinc oxide, stearic acid, various anti-aging agents. Additives, tackifiers, waxes, vulcanizing agents such as sulfur, vulcanization accelerators and the like can be appropriately blended.
本発明のゴム組成物は加硫促進剤を含むことが好ましい。加硫促進剤としては、例えば、スルフェンアミド系、チアゾール系、チウラム系、チオウレア系、グアニジン系、ジチオカルバミン酸系、アルデヒド−アミン系若しくはアルデヒド−アンモニア系、イミダゾリン系、又はキサンテート系加硫促進剤等が挙げられる。これら加硫促進剤は、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、本発明の効果がより好適に得られるという理由から、スルフェンアミド系加硫促進剤が好ましい。 The rubber composition of the present invention preferably contains a vulcanization accelerator. Examples of the vulcanization accelerator include sulfenamide, thiazole, thiuram, thiourea, guanidine, dithiocarbamic acid, aldehyde-amine or aldehyde-ammonia, imidazoline, or xanthate vulcanization accelerators. Etc. These vulcanization accelerators may be used alone or in combination of two or more. Of these, sulfenamide-based vulcanization accelerators are preferable because the effects of the present invention can be obtained more suitably.
スルフェンアミド系加硫促進剤としては、例えば、N−tert−ブチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(TBBS)、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(CBS)、N,N−ジシクロヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(DCBS)等が挙げられる。なかでも、本発明の効果がより好適に得られるという理由から、TBBSが好ましい。 Examples of the sulfenamide vulcanization accelerator include N-tert-butyl-2-benzothiazolylsulfenamide (TBBS), N-cyclohexyl-2-benzothiazolylsulfenamide (CBS), N, N -Dicyclohexyl-2-benzothiazolylsulfenamide (DCBS) and the like. Among these, TBBS is preferable because the effects of the present invention can be obtained more suitably.
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0.3質量部以上、より好ましくは1質量部以上である。該含有量は、好ましくは7質量部以下、より好ましくは5質量部以下である。加硫促進剤の含有量が、上記範囲内であると本発明の効果がより好適に得られる。 The content of the vulcanization accelerator is preferably 0.3 parts by mass or more, more preferably 1 part by mass or more with respect to 100 parts by mass of the rubber component. The content is preferably 7 parts by mass or less, more preferably 5 parts by mass or less. When the content of the vulcanization accelerator is within the above range, the effect of the present invention can be more suitably obtained.
本発明のゴム組成物は、一般的な方法で製造できる。すなわち、バンバリーミキサーやニーダー、オープンロールなどで前記各成分を混練りし、その後加硫する方法などにより製造できる。ここで、天然ゴムを含むゴム組成物を製造する場合、ゴム成分、充填剤などの各成分の混練り工程前に、通常、天然ゴムの素練り工程が行われる。本発明では、改質天然ゴムが使用されているため、該素練り工程を行わなくても良好に混練り工程を実施でき、所望のゴム組成物を作製できる。 The rubber composition of the present invention can be produced by a general method. That is, it can be produced by a method of kneading the above components with a Banbury mixer, kneader, open roll or the like and then vulcanizing. Here, when producing a rubber composition containing natural rubber, a natural rubber mastication step is usually performed before a kneading step of each component such as a rubber component and a filler. In the present invention, since the modified natural rubber is used, the kneading step can be carried out satisfactorily without performing the kneading step, and a desired rubber composition can be produced.
本発明のゴム組成物は、タイヤのクリンチエイペックスに好適に使用できる。クリンチエイペックスとは、サイドウォールの内方端に配されるゴム部であり、具体的には、例えば、特開2008−75066号公報の図1、特開2004−106796号公報の図1等に示される部材である。 The rubber composition of the present invention can be suitably used for tire clinch apex. The clinch apex is a rubber portion disposed on the inner end of the sidewall. Specifically, for example, FIG. 1 of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-75066, FIG. 1 of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-106796, and the like. It is a member shown by these.
本発明の空気入りタイヤは、上記ゴム組成物を用いて通常の方法で製造できる。
すなわち、前記成分を配合したゴム組成物を、未加硫の段階でクリンチエイペックス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できる。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が得られる。
The pneumatic tire of the present invention can be produced by a usual method using the rubber composition.
That is, by extruding a rubber composition containing the above components in accordance with the shape of the clinch apex at an unvulcanized stage, and molding it on a tire molding machine together with other tire members. An unvulcanized tire can be formed. A tire is obtained by heating and pressurizing the unvulcanized tire in a vulcanizer.
本発明の空気入りタイヤは、地球環境に優しい「エコタイヤ」として、たとえば乗用車用、トラック用、バス用、重車両用など、種々の用途(特に、乗用車用)に対して好適に使用できる。 The pneumatic tire of the present invention can be suitably used for various applications (particularly for passenger cars) such as for passenger cars, trucks, buses, heavy vehicles, 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 examples.
以下、製造例1で使用した各種薬品について、まとめて説明する。なお、薬品は必要に応じて定法に従い精製を行った。
天然ゴムラテックス:Muhibbah Lateks社から入手したフィールドラテックス
界面活性剤:花王(株)製のEmal−E27C(ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム)
NaOH:和光純薬工業(株)製のNaOH
Hereinafter, various chemicals used in Production Example 1 will be described together. In addition, the chemical | medical agent refine | purified according to the usual method as needed.
Natural rubber latex: Field latex surfactant obtained from Muhibah Lateks, Inc .: Emal-E27C (polyoxyethylene lauryl ether sodium sulfate) manufactured by Kao Corporation
NaOH: NaOH manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
(ケン化天然ゴムの作製)
<製造例1>
天然ゴムラテックスの固形分濃度(DRC)を30%(w/v)に調整した後、天然ゴムラテックス1000g(wet状態)に対し、10%Emal−E27C水溶液25gと40%NaOH水溶液50gを加え、室温で48時間ケン化反応を行い、ケン化天然ゴムラテックスを得た。このラテックスに水を添加してDRC15%(w/v)となるまで希釈した後、ゆっくり撹拌しながらギ酸を添加しpHを4.0に調整し、凝集させた。
凝集したゴムを粉砕し、それを1%炭酸ナトリウム水溶液に室温で5時間浸漬した後に引き上げ、水1000mlで洗浄を繰り返し、その後90℃で4時間乾燥して固形ゴム(HPNR)を得た。
(Production of saponified natural rubber)
<Production Example 1>
After adjusting solid content concentration (DRC) of natural rubber latex to 30% (w / v), 25 g of 10% Emal-E27C aqueous solution and 50 g of 40% NaOH aqueous solution are added to 1000 g of natural rubber latex (wet state), A saponification reaction was carried out at room temperature for 48 hours to obtain a saponified natural rubber latex. Water was added to the latex to dilute to DRC 15% (w / v), and then formic acid was added with slow stirring to adjust the pH to 4.0 for aggregation.
The agglomerated rubber was pulverized, dipped in a 1% aqueous sodium carbonate solution at room temperature for 5 hours, pulled up, repeatedly washed with 1000 ml of water, and then dried at 90 ° C. for 4 hours to obtain a solid rubber (HPNR).
製造例1により得られた固形ゴム(HPNR)及びTSRについて以下に示す方法により、窒素含有量、リン含有量、ゲル含有率を測定した。結果を表1に示す。 With respect to the solid rubber (HPNR) and TSR obtained in Production Example 1, the nitrogen content, phosphorus content, and gel content were measured by the methods described below. The results are shown in Table 1.
(窒素含有量の測定)
窒素含有量は、CHN CORDER MT−5(ヤナコ分析工業社製)を用いて測定した。測定には、まずアンチピリンを標準物質として、窒素含有量を求めるための検量線を作製した。次いで、試料約10mgを秤量し、3回の測定結果から平均値を求めて、試料の窒素含有量とした。
(Measurement of nitrogen content)
The nitrogen content was measured using CHN CORDER MT-5 (manufactured by Yanaco Analytical Industries). For the measurement, first, a calibration curve for determining the nitrogen content was prepared using antipyrine as a standard substance. Next, about 10 mg of the sample was weighed, and an average value was obtained from the measurement results of three times to obtain the nitrogen content of the sample.
(リン含有量の測定)
ICP発光分析装置(ICPS−8100、(株)島津製作所製)を使用して、試料のリン含有量を求めた。
また、リンの31P−NMR測定は、NMR分析装置(400MHz、AV400M、日本ブルカー社製)を使用し、80%リン酸水溶液のP原子の測定ピークを基準点(0ppm)として、クロロホルムにより生ゴムより抽出した成分を精製し、CDCl3に溶解して測定した。
(Measurement of phosphorus content)
The phosphorus content of the sample was determined using an ICP emission spectrometer (ICPS-8100, manufactured by Shimadzu Corporation).
In addition, 31 P-NMR measurement of phosphorus uses an NMR analyzer (400 MHz, AV400M, manufactured by Nippon Bruker Co., Ltd.), and uses a measurement peak of P atom in an 80% aqueous phosphoric acid solution as a reference point (0 ppm), and raw rubber with chloroform. More extracted components were purified, dissolved in CDCl 3 and measured.
(ゲル含有率の測定)
1mm×1mmに切断した生ゴムのサンプル70.00mgを計り取り、これに35mLのトルエンを加え1週間冷暗所に静置した。次いで、遠心分離に付してトルエンに不溶のゲル分を沈殿させ上澄みの可溶分を除去し、ゲル分のみをメタノールで固めた後、乾燥し質量を測定した。次の式によりゲル含有率(%)を求めた。
ゲル含有率(質量%)=[乾燥後の質量mg/最初のサンプル質量mg]×100
(Measurement of gel content)
A raw rubber sample 70.00 mg cut to 1 mm × 1 mm was weighed, 35 mL of toluene was added thereto, and the mixture was allowed to stand in a cool dark place for 1 week. Subsequently, centrifugation was performed to precipitate a gel component insoluble in toluene, the soluble component of the supernatant was removed, and only the gel component was solidified with methanol, and then dried and the mass was measured. The gel content (%) was determined by the following formula.
Gel content (mass%) = [mass mg after drying / mg of initial sample] × 100
表1に示すように、HPNRは、TSRに比べて、窒素含有量、リン含有量、ゲル含有率が低減していた。
また、31P−NMR測定において、HPNRは、−3ppm〜1ppmにリン脂質によるピークが存在しなかった。
As shown in Table 1, HPNR had a reduced nitrogen content, phosphorus content, and gel content as compared to TSR.
Further, in 31 P-NMR measurement, HPNR showed no peak due to phospholipid at -3 ppm to 1 ppm.
以下、製造例2−5で使用した各種薬品について、まとめて説明する。なお、薬品は必要に応じて定法に従い精製を行った。
ミルセン:和光純薬工業(株)製のミルセン(天然資源由来のミルセン)
シクロヘキサン:関東化学(株)製のシクロヘキサン(特級)
2−エチルヘキサン酸ネオジム(III):和光純薬工業(株)製の2−エチルヘキサン酸ネオジム(III)
PMAO:東ソーファインケム(株)製のPMAO
水素化ジイソブチルアルミニウム:東京化成工業(株)製の水素化ジイソブチルアルミニウム
塩化ジエチルアルミニウム:東京化成工業(株)製の塩化ジエチルアルミニウム
ヘキサン:関東化学(株)製のノルマルヘキサン(特級)
ジブチルヒドロキシトルエン:東京化成工業(株)製のジブチルヒドロキシトルエン
イソプロパノール:関東化学(株)製のイソプロパノール(特級)
ブタジエン:高千穂化学工業(株)製の1,3−ブタジエン
Hereinafter, various chemicals used in Production Example 2-5 will be described together. In addition, the chemical | medical agent refine | purified according to the usual method as needed.
Myrcene: Myrcene (myrcene derived from natural resources) manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
Cyclohexane: cyclohexane (special grade) manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.
Neodymium 2-ethylhexanoate (III): Neodymium 2-ethylhexanoate (III) manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
PMAO: PMAO manufactured by Tosoh Finechem Co., Ltd.
Diisobutylaluminum hydride: Diisobutylaluminum hydride manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. Diethylaluminum chloride: Diethylaluminum hexane manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd .: Normal hexane manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd. (special grade)
Dibutylhydroxytoluene: dibutylhydroxytoluene isopropanol manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd .: isopropanol manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd. (special grade)
Butadiene: 1,3-butadiene produced by Takachiho Chemical Co., Ltd.
<触媒溶液(1)の調製>
50mlガラス容器を窒素置換し、ミルセンのシクロヘキサン溶液(2.0mol/L)8ml、2−エチルヘキサン酸ネオジム(III)/シクロヘキサン溶液(0.2mol/L)1ml、PMAO(Al:6.8質量%)8mlを加え撹絆した。5分後、1M−水素化ジイソブチルアルミニウム/ヘキサン溶液5mlを加え、さらに5分後、1M−塩化ジエチルアルミニウム/ヘキサン溶液2mlを加え、攪拌して、触媒溶液(1)を得た。
<Preparation of catalyst solution (1)>
A 50 ml glass container was purged with nitrogen, 8 ml of cyclohexane solution (2.0 mol / L) of myrcene, 1 ml of neodymium (III) 2-ethylhexanoate / cyclohexane solution (0.2 mol / L), PMAO (Al: 6.8 mass) %) 8 ml was added and stirred. After 5 minutes, 5 ml of 1M-diisobutylaluminum hydride / hexane solution was added, and further 5 minutes later, 2 ml of 1M-diethylaluminum chloride / hexane solution was added and stirred to obtain catalyst solution (1).
<製造例2(ミルセン重合体1の合成)>
3Lの耐圧ステンレス容器を窒素置換し、シクロヘキサンを1800ml、ミルセンを100g入れ10分間攪拌した後、触媒溶液(1)を120ml添加し、30℃を保ったまま攪拌を行った。3時間後、0.01M−BHT(ジブチルヒドロキシトルエン)/イソプロパノール溶液を10ml滴下し、反応を終了させた。反応液を、冷却後、別途用意しておいたメタノール3L中に加え、こうして得られた沈殿物を1晩風乾し、さらに2日間減圧乾燥を行い、ミルセン重合体1を100g得た。重合転化率(「乾燥重量/仕込量」の百分率)はほぼ100%であった。
<Production Example 2 (Synthesis of Myrcene Polymer 1)>
The 3 L pressure-resistant stainless steel container was purged with nitrogen, and 1800 ml of cyclohexane and 100 g of myrcene were added and stirred for 10 minutes. Then, 120 ml of the catalyst solution (1) was added, and stirring was performed while maintaining 30 ° C. After 3 hours, 10 ml of 0.01M-BHT (dibutylhydroxytoluene) / isopropanol solution was added dropwise to complete the reaction. After cooling, the reaction solution was added to 3 L of separately prepared methanol, and the precipitate thus obtained was air-dried overnight and further dried under reduced pressure for 2 days to obtain 100 g of myrcene polymer 1. The polymerization conversion rate (percentage of “dry weight / charge amount”) was almost 100%.
<製造例3(ミルセン重合体2の合成)>
触媒溶液(1)の量を6mlに変更した点以外は、製造例2と同様にして、ミルセン重合体2を100g得た。
<Production Example 3 (synthesis of myrcene polymer 2)>
100 g of myrcene polymer 2 was obtained in the same manner as in Production Example 2 except that the amount of the catalyst solution (1) was changed to 6 ml.
<製造例4(ミルセン重合体3の合成)>
触媒溶液(1)の量を0.3mlに変更した点以外は、製造例2と同様にして、ミルセン重合体3を100g得た。
<Production Example 4 (synthesis of myrcene polymer 3)>
100 g of myrcene polymer 3 was obtained in the same manner as in Production Example 2 except that the amount of the catalyst solution (1) was changed to 0.3 ml.
<製造例5(ミルセン重合体4の合成)>
触媒溶液(1)の量を0.09mlに変更した点以外は、製造例2と同様にして、ミルセン重合体4を100g得た。
<Production Example 5 (synthesis of myrcene polymer 4)>
100 g of myrcene polymer 4 was obtained in the same manner as in Production Example 2 except that the amount of the catalyst solution (1) was changed to 0.09 ml.
得られたミルセン重合体1〜4について、下記の評価を行った。 The following evaluation was performed about the obtained myrcene polymers 1-4.
(重量平均分子量(Mw)の測定)
Mw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 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た。
(Measurement of weight average molecular weight (Mw))
Mw is a standard based on a measurement value by gel permeation chromatograph (GPC) (GPC-8000 series manufactured by Tosoh Corporation, detector: differential refractometer, column: TSKGEL SUPERMALTPORE HZ-M manufactured by Tosoh Corporation). It calculated | required by polystyrene conversion.
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。
NR:TSR20
HPNR:上記製造例1にて得られた改質天然ゴム
BR:宇部興産(株)製のBR150B(シス含量:97質量%、ML1+4(100℃):40、25℃における5%トルエン溶液粘度:48cps、Mw/Mn:3.3)
シリカ:エボニックデグッサ社製のウルトラジルVN3(N2SA:175m2/g)
カーボンブラック:三菱化学(株)製のダイアブラックH(N330、N2SA:81m2/g)
シランカップリング剤:エボニックデグッサ社製の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)
シラン化合物:信越化学(株)製のKBE103(フェニルトリエトキシシラン)
アロマオイル:(株)ジャパンエナジー製のプロセスX−140
石油系レジン:(株)日本触媒製のSP1068レジン(C9系レジン)
ミルセン重合体1:天然資源由来のミルセンを用いて上記製造例2にて得られたミルセン重合体(石油外資源由来の軟化剤)(重量平均分子量:500)
ミルセン重合体2:天然資源由来のミルセンを用いて上記製造例3にて得られたミルセン重合体(石油外資源由来の軟化剤)(重量平均分子量:10,000)
ミルセン重合体3:天然資源由来のミルセンを用いて上記製造例4にて得られたミルセン重合体(石油外資源由来の軟化剤)(重量平均分子量:200,000)
ミルセン重合体4:天然資源由来のミルセンを用いて上記製造例5にて得られたミルセン重合体(石油外資源由来の軟化剤)(重量平均分子量:650,000)
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: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)
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:大内新興化学工業(株)製のノクセラーNS(N−tert−ブチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド)
Hereinafter, various chemicals used in Examples and Comparative Examples will be described together.
NR: TSR20
HPNR: Modified natural rubber BR obtained in Production Example 1 above: BR150B manufactured by Ube Industries, Ltd. (cis content: 97% by mass, ML 1 + 4 (100 ° C.): 40, 5% toluene solution viscosity at 25 ° C. : 48 cps, Mw / Mn: 3.3)
Silica: Ultrasil VN3 manufactured by Evonik Degussa (N 2 SA: 175 m 2 / g)
Carbon black: Dia Black H (N330, N 2 SA: 81 m 2 / g) manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation
Silane coupling agent: Si69 (bis (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide) manufactured by Evonik Degussa
Silane compound: KBE103 (phenyltriethoxysilane) manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
Aroma oil: Process X-140 manufactured by Japan Energy Co., Ltd.
Petroleum resin: SP1068 resin (C9 resin) manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.
Myrcene polymer 1: Myrcene polymer (softener derived from non-petroleum resource) obtained in Production Example 2 using myrcene derived from natural resources (weight average molecular weight: 500)
Myrcene polymer 2: Myrcene polymer (softener derived from non-petroleum resources) obtained in Production Example 3 using myrcene derived from natural resources (weight average molecular weight: 10,000)
Myrcene polymer 3: Myrcene polymer (softener derived from non-petroleum resources) obtained in Production Example 4 using myrcene derived from natural resources (weight average molecular weight: 200,000)
Myrcene polymer 4: Myrcene polymer (softener derived from non-petroleum resources) obtained in Production Example 5 using myrcene derived from natural resources (weight average molecular weight: 650,000)
Stearic acid: NOF made by NOF Corporation
Zinc oxide: Zinc oxide type 2 anti-aging agent manufactured by Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd .: NOCRACK 6C (N- (1,3-dimethylbutyl) -N'-phenyl-p- manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd.) Phenylenediamine)
Wax: Ozoace 0355 manufactured by Nippon Seiki Co., Ltd.
Sulfur: Powdered sulfur vulcanization accelerator manufactured by Tsurumi Chemical Industry Co., Ltd .: Noxeller NS (N-tert-butyl-2-benzothiazolylsulfenamide) manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Industry Co., Ltd.
バンバリーミキサーを用いて、表2の工程1に示す配合量の薬品を投入して、排出温度が約150℃となる様に5分間混練りし、排出した(ベース練り工程)。
更に、得られた混練り物に表2の工程2に示す配合量の硫黄および加硫促進剤を加え、バンバリーミキサーを用いて、排出温度が100℃となるように約3分間混練りして、未加硫ゴム組成物を得た(仕上げ練り工程)。
得られた未加硫ゴム組成物をクリンチエイペックス形状に成形して、他のタイヤ部材とはりあわせ、160℃で20分間加硫することにより、試験用タイヤ(サイズ:195/65R15)を作製した。また、得られた未加硫ゴム組成物を、160℃で20分間加硫することにより加硫ゴム組成物を作製した。
なお、NRを使用した比較例1、2では、NR100質量部に対してしゃっ解剤を0.4質量部添加し、あらかじめ素練りしたものを使用した。一方、HPNRを使用した比較例3−5、実施例1、2では素練りを行わなかった。
Using a Banbury mixer, the amount of chemicals shown in Step 1 of Table 2 was charged, kneaded for 5 minutes so that the discharge temperature was about 150 ° C., and discharged (base kneading step).
Further, sulfur and a vulcanization accelerator in the amounts shown in Step 2 of Table 2 were added to the obtained kneaded product, and kneaded for about 3 minutes using a Banbury mixer so that the discharge temperature was 100 ° C. An unvulcanized rubber composition was obtained (finish kneading step).
The obtained unvulcanized rubber composition is molded into a clinch apex shape, bonded to another tire member, and vulcanized at 160 ° C. for 20 minutes to produce a test tire (size: 195 / 65R15). did. Moreover, the vulcanized rubber composition was produced by vulcanizing the obtained unvulcanized rubber composition at 160 ° C. for 20 minutes.
In Comparative Examples 1 and 2 using NR, 0.4 parts by mass of a chelating agent was added to 100 parts by mass of NR, and then kneaded in advance. On the other hand, no mastication was performed in Comparative Examples 3-5 and Examples 1 and 2 using HPNR.
得られた未加硫ゴム組成物、加硫ゴム組成物、試験用タイヤについて下記の評価を行った。結果を表2に示す。なお、表2の基準配合は、比較例1とした。 The following evaluation was performed about the obtained unvulcanized rubber composition, the vulcanized rubber composition, and the test tire. The results are shown in Table 2. The reference formulation in Table 2 was Comparative Example 1.
<耐久性試験>
ドラム(外径:1.7m)を使用し、製造した試験用タイヤを、リム(15×6.00JJ)、荷重(6.96kN)、内圧(250kPa)、速度(100km/h)の条件下で荷重をかけ、2万km連続走行させ、走行後にタイヤを解体して、ビード部(クリンチエイペックスゴム)の表面形状を新品タイヤと比較して削れ量を評価した。基準配合の削れ量を100として、下記計算式により、耐久性をそれぞれ指数表示した。(周上3か所、左右の6か所の平均値)。数値が小さいほど、耐久性(耐リムチェーフィング性)に優れることを示す。
(耐久性指数)=(各配合の削れ量/基準配合の削れ量)×100
<Durability test>
Using a drum (outer diameter: 1.7 m), the manufactured test tire was subjected to rim (15 × 6.00 JJ), load (6.96 kN), internal pressure (250 kPa), speed (100 km / h). The tire was disassembled after running, and the surface shape of the bead portion (clinch apex rubber) was compared with a new tire to evaluate the scraping amount. The durability was indicated by an index according to the following calculation formula, with the amount of scraping of the reference blend as 100. (Average of 3 places on the circumference and 6 places on the left and right). It shows that it is excellent in durability (rim-proofing resistance), so that a numerical value is small.
(Durability index) = (Abrasion amount of each composition / Abrasion amount of the standard composition) × 100
<転がり抵抗試験>
2mm×130mm×130mmのゴムスラブシート(加硫ゴム組成物)を作製し、そこから測定用試験片を切り出し、粘弾性スペクトロメーターVES((株)岩本製作所製)を用いて、温度50℃、初期歪10%、動歪2%、周波数10Hzの条件下で、各加硫ゴム組成物のtanδを測定し、基準配合の転がり抵抗指数を100として、下記計算式により、転がり抵抗特性をそれぞれ指数表示した。指数が小さいほど転がり抵抗が低く、転がり抵抗特性(低燃費性)に優れることを示す。
(転がり抵抗指数)=(各配合のtanδ/基準配合のtanδ)×100
<Rolling resistance test>
A rubber slab sheet (vulcanized rubber composition) measuring 2 mm × 130 mm × 130 mm was prepared, and a test piece for measurement was cut out from the rubber slab sheet. Under the conditions of initial strain 10%, dynamic strain 2%, and frequency 10Hz, tan δ of each vulcanized rubber composition was measured, and the rolling resistance index of the standard blend was set to 100. displayed. The smaller the index, the lower the rolling resistance and the better the rolling resistance characteristics (low fuel consumption).
(Rolling resistance index) = (tan δ of each formulation / tan δ of the standard formulation) × 100
<加工性指数>
JIS K 6300−1「未加硫ゴム−物理特性−第1部:ムーニー粘度計による粘度及びスコーチタイムの求め方」に準じて、ムーニー粘度試験機を用いて、1分間の予熱によって熱せられた100℃の温度条件にて、小ローターを回転させ、4分間経過した時点での上記未加硫ゴム組成物のムーニー粘度(ML1+4/100℃)を測定した。測定結果を比較例1の結果を100とし、下記計算式により、各配合のムーニー粘度を指数表示した。指数が大きいほど粘度が低く、加工性に優れることを示す。
(ムーニー粘度指数)=(基準配合のムーニー粘度)/(各配合のムーニー粘度)×100
<Processability index>
In accordance with JIS K 6300-1 “Unvulcanized rubber—physical properties—Part 1: Determination of viscosity and scorch time using Mooney viscometer”, it was heated by preheating for 1 minute using a Mooney viscosity tester. Under the temperature condition of 100 ° C., the small rotor was rotated, and the Mooney viscosity (ML 1 + 4/100 ° C.) of the unvulcanized rubber composition after 4 minutes was measured. The measurement result was set to 100 as the result of Comparative Example 1, and the Mooney viscosity of each formulation was indicated by an index according to the following formula. The larger the index, the lower the viscosity and the better the workability.
(Mooney viscosity index) = (Mooney viscosity of reference blend) / (Mooney viscosity of each blend) × 100
リン含有量が200ppm以下の改質天然ゴムと、特定の重量平均分子量のミルセン重合体とを含む実施例は、石油資源由来の材料を石油外資源由来の材料に置き換えた場合であっても、良好な加工性を維持又は改善しつつ、低燃費性、耐久性(耐リムチェーフィング性)を改善できた。 An embodiment including a modified natural rubber having a phosphorus content of 200 ppm or less and a myrcene polymer having a specific weight average molecular weight is a case where a material derived from petroleum resources is replaced with a material derived from resources other than petroleum, While maintaining or improving good processability, fuel economy and durability (rim chafing resistance) could be improved.
Claims (5)
前記ミルセン重合体の重量平均分子量が1000〜500000であるクリンチエイペックス用ゴム組成物。 A modified natural rubber having a phosphorus content of 200 ppm or less and a myrcene polymer;
A rubber composition for clinch apex, wherein the myrcene polymer has a weight average molecular weight of 1,000 to 500,000.
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---|---|---|---|---|
JP2015040243A (en) * | 2013-08-21 | 2015-03-02 | 住友ゴム工業株式会社 | Rubber composition for clinch apex, and pneumatic tire |
JP2017132884A (en) * | 2016-01-27 | 2017-08-03 | 株式会社クラレ | Vulcanizate, manufacturing method of vulcanizate, and tire |
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- 2013-01-30 JP JP2013015870A patent/JP2014145064A/en active Pending
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