JP2021004274A - Tire rubber composition and pneumatic tire obtained using same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、タイヤ用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤに関するものであり、詳しくは、高弾性率および低発熱性を両立するとともに、加硫速度を速め得るゴム組成物およ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 a tire and a pneumatic tire using the same. Specifically, the present invention uses a rubber composition capable of achieving both high elastic modulus and low heat generation and increasing the vulcanization rate. It's about the pneumatic tires that were there.
タイヤ用ゴム組成物において、高硬度化や高弾性率化を目的として、熱硬化性樹脂を配合する技術が知られている(例えば特許文献1参照)。しかし、熱硬化性樹脂を配合すると、発熱性が悪化するという問題点がある。
一方、タイヤ用ゴム組成物の加硫速度を速めることにより、タイヤの生産性を向上させることができるが、モジュラスの増大により破断物性が低下するという課題がある。したがって、タイヤの生産性の観点から加硫速度を速めることは重要であるが、他物性とのバランス化を図る必要がある。
There is known a technique for blending a thermosetting resin in a rubber composition for a tire for the purpose of increasing hardness and elastic modulus (see, for example, Patent Document 1). However, when a thermosetting resin is blended, there is a problem that heat generation is deteriorated.
On the other hand, it is possible to improve the productivity of the tire by increasing the vulcanization rate of the rubber composition for the tire, but there is a problem that the fracture physical property is lowered due to the increase in the modulus. Therefore, it is important to increase the vulcanization rate from the viewpoint of tire productivity, but it is necessary to balance it with other physical characteristics.
したがって本発明の目的は、高弾性率および低発熱性を両立するとともに、加硫速度を速め得るゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤを提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a rubber composition capable of increasing the vulcanization rate while achieving both high elastic modulus and low heat generation, and a pneumatic tire using the same.
本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、ジエン系ゴムに対し、カーボンブラックおよび特定のフェノール樹脂を特定量でもって配合することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成することができた。
すなわち本発明は以下の通りである。
As a result of diligent research, the present inventors have found that the above problems can be solved by blending carbon black and a specific phenol resin in a specific amount with a diene rubber, and complete the present invention. did it.
That is, the present invention is as follows.
1.ジエン系ゴム100質量部に対し、カーボンブラックを1〜200質量部、および分子中に下記の化学式(1)で表されるアルキレンアミン由来の構造単位を少なくとも1個以上有するフェノール樹脂を0.1〜20質量部配合してなることを特徴とするタイヤ用ゴム組成物。 1. 1. 0.1 parts by mass of carbon black and 0.1 parts of phenol resin having at least one structural unit derived from alkyleneamine represented by the following chemical formula (1) in the molecule with respect to 100 parts by mass of diene rubber. A rubber composition for a tire, which is characterized by blending up to 20 parts by mass.
(上記一般式(1)中、R1は、それぞれ独立して、炭素数1〜10の直鎖状または分岐状のアルキレン基を表す。)
2.前記フェノール樹脂が、分子中に下記の化学式(2)で表されるエチレンアミン由来の構造単位を少なくとも1個以上有することを特徴とする前記1に記載のタイヤ用ゴム組成物。
(In the above general formula (1), R 1 independently represents a linear or branched alkylene group having 1 to 10 carbon atoms.)
2. 2. The rubber composition for a tire according to 1 above, wherein the phenol resin has at least one structural unit derived from ethyleneamine represented by the following chemical formula (2) in the molecule.
3.前記フェノール樹脂中における前記エチレンアミン由来の構造単位の含有比率が、3質量%以上50質量%以下であることを特徴とする前記2に記載のタイヤ用ゴム組成物。
4.前記フェノール樹脂の軟化点が、60℃以上150℃以下であることを特徴とする前記1〜3のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
5.前記ジエン系ゴム100質量部に対し、さらに、メチレンドナーを0.1〜5質量部配合してなることを特徴とする前記1〜4のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
6.前記メチレンドナーが、ヘキサメチレンテトラミンまたは多価メチロールメラミン誘導体であることを特徴とする前記5に記載のタイヤ用ゴム組成物。
7.前記1〜6のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物を用いてなる空気入りタイヤ。
3. 3. 2. The rubber composition for a tire according to 2, wherein the content ratio of the structural unit derived from ethyleneamine in the phenol resin is 3% by mass or more and 50% by mass or less.
4. The rubber composition for a tire according to any one of 1 to 3 above, wherein the softening point of the phenol resin is 60 ° C. or higher and 150 ° C. or lower.
5. The rubber composition for a tire according to any one of 1 to 4, wherein 0.1 to 5 parts by mass of methylene donor is further blended with respect to 100 parts by mass of the diene rubber.
6. The rubber composition for a tire according to 5 above, wherein the methylene donor is hexamethylenetetramine or a polyvalent methylolmelamine derivative.
7. A pneumatic tire using the rubber composition for a tire according to any one of 1 to 6 above.
本発明によれば、ジエン系ゴムに対し、カーボンブラックおよび特定のフェノール樹脂を特定量でもって配合したので、高弾性率および低発熱性を両立するとともに、加硫速度を速め得るタイヤ用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤを提供することができる。
本発明において、特定のフェノール樹脂を配合することにより、カーボンブラックとフェノール樹脂におけるアルキレンアミン由来の構造単位とが相互作用して加硫が促進されるとともに、高弾性率化、低発熱化を同時に達成できるものと推測される。
According to the present invention, since carbon black and a specific phenol resin are blended in a specific amount with the diene rubber, a rubber composition for a tire capable of achieving both high elastic modulus and low heat generation and increasing the vulcanization rate. It is possible to provide an object and a pneumatic tire using the object.
In the present invention, by blending a specific phenol resin, carbon black and the structural unit derived from alkylene amine in the phenol resin interact with each other to promote vulcanization, and at the same time, increase the elastic modulus and reduce the heat generation. It is presumed that it can be achieved.
以下、本発明をさらに詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
(ジエン系ゴム)
本発明で使用されるジエン系ゴムは、とくに制限されず、例えば、天然ゴム(NR)、合成イソプレンゴム(IR)、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム(SBR)、ブタジエンゴム(BR)、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム(NBR)等が挙げられる。中でも、NR、IR、SBRが好ましい。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また、その分子量やミクロ構造はとくに制限されず、アミン、アミド、シリル、アルコキシシリル、カルボキシル、ヒドロキシル基等で末端変性されていても、エポキシ化されていてもよい。
(Diene rubber)
The diene rubber used in the present invention is not particularly limited, and for example, natural rubber (NR), synthetic isoprene rubber (IR), styrene-butadiene copolymer rubber (SBR), butadiene rubber (BR), acrylonitrile- Examples thereof include butadiene copolymer rubber (NBR). Of these, NR, IR and SBR are preferable. These may be used alone or in combination of two or more. The molecular weight and microstructure thereof are not particularly limited, and may be terminal-modified with an amine, amide, silyl, alkoxysilyl, carboxyl, hydroxyl group, or the like, or may be epoxidized.
(カーボンブラック)
本発明で使用するカーボンブラックは、本発明の効果向上の観点から、窒素吸着比表面積(N2SA)が33〜500m2/gであることが好ましい。なお、窒素吸着比表面積(N2SA)はJIS K6217−2に準拠して求めた値である。
(Carbon black)
The carbon black used in the present invention preferably has a nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of 33 to 500 m 2 / g from the viewpoint of improving the effect of the present invention. The nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) is a value obtained in accordance with JIS K6217-2.
(フェノール樹脂)
本発明で使用されるフェノール樹脂は、分子中に下記の化学式(1)で表されるアルキレンアミン由来の構造単位を、少なくとも1個以上有するものである。
(Phenol resin)
The phenol resin used in the present invention has at least one structural unit derived from an alkylene amine represented by the following chemical formula (1) in its molecule.
上記一般式(1)中、R1は、それぞれ独立して、炭素数1〜10の直鎖状または分岐状のアルキレン基を表す。R1のアルキレン基の炭素数は、例えば、1〜10、好ましくは2〜6、より好ましくは2〜4である。 In the above general formula (1), R 1 independently represents a linear or branched alkylene group having 1 to 10 carbon atoms. The alkylene group of R 1 has, for example, 1 to 10 carbon atoms, preferably 2 to 6 carbon atoms, and more preferably 2 to 4 carbon atoms.
フェノール樹脂は、本発明の効果向上の観点から、分子中に下記の化学式(2)で表されるエチレンアミン由来の構造単位を少なくとも1個以上有するものを含んでもよい。 From the viewpoint of improving the effect of the present invention, the phenol resin may contain at least one structural unit derived from ethyleneamine represented by the following chemical formula (2) in the molecule.
フェノール樹脂中におけるアルキレンアミンまたはエチレンアミン由来の構造単位の含有比率の下限は、例えば、3質量%以上、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%以上である。これにより、弾性率を向上できる。一方、フェノール樹脂中におけるエチレンアミン由来の構造単位の含有比率の上限は、例えば、50質量%以下、好ましくは45質量%以下、より好ましくは40質量%以下でもよい。これにより、軟化点を適当に調整することができる。
エチレンアミン由来構造の含有率は、以下の式に基づいて算出できる。式中の含窒素量(質量%)は、元素分析法により測定できる。
エチレンアミン由来構造の含有率=含窒素量×(43/14)
The lower limit of the content ratio of the structural unit derived from alkyleneamine or ethyleneamine in the phenol resin is, for example, 3% by mass or more, preferably 5% by mass or more, and more preferably 10% by mass or more. Thereby, the elastic modulus can be improved. On the other hand, the upper limit of the content ratio of the structural unit derived from ethyleneamine in the phenol resin may be, for example, 50% by mass or less, preferably 45% by mass or less, and more preferably 40% by mass or less. Thereby, the softening point can be appropriately adjusted.
The content of the ethyleneamine-derived structure can be calculated based on the following formula. The nitrogen content (mass%) in the formula can be measured by an elemental analysis method.
Ethyleneamine-derived structure content = nitrogen content x (43/14)
フェノール樹脂の軟化点は、例えば、60℃〜150℃、好ましくは65℃〜130℃、より好ましくは70℃〜120℃である。フェノール樹脂の軟化点は、ゴムに配合したときの加熱混練時における加熱温度に応じて、適切に制御され得る。これにより、ゴム物性バラツキの少ないゴムを実現できる。 The softening point of the phenol resin is, for example, 60 ° C. to 150 ° C., preferably 65 ° C. to 130 ° C., and more preferably 70 ° C. to 120 ° C. The softening point of the phenol resin can be appropriately controlled according to the heating temperature at the time of heat kneading when blended with rubber. As a result, it is possible to realize a rubber having little variation in rubber physical characteristics.
フェノール樹脂は、フェノール類、アルデヒド類、およびアルキレンアミンの重合物で構成されてもよい。フェノール樹脂は、これらの未反応モノマーを含んでもよいし、含まなくてもよい。 The phenolic resin may be composed of a polymer of phenols, aldehydes, and alkyleneamines. The phenolic resin may or may not contain these unreacted monomers.
フェノール類の一例としては、特に限定されないが、例えば、フェノール;オルソクレゾール、メタクレゾール、パラクレゾール等のクレゾール;2、3−キシレノール、2、4−キシレノール、2、5−キシレノール、2、6−キシレノール、3、5−キシレノール等のキシレノール;2,3,5−トリメチルフェノール、2−エチルフェノール、4−エチルフェノール、2−イソプロピルフェノール、4−イソプロピルフェノール、n−ブチルフェノール、イソブチルフェノール、tert−ブチルフェノール、ヘキシルフェノール、オクチルフェノール、ノニルフェノール、フェニルフェノール、ベンジルフェノール、クミルフェノール、アリルフェノール、カルダノール、ウルシオール、チチオール、ラッコール等のアルキルフェノール;1−ナフトール、2−ナフトール等のナフトール;フルオロフェノール、クロロフェノール、ブロモフェノール、ヨードフェノール等のハロゲン化フェノール、p−フェニルフェノール、アミノフェノール、ニトロフェノール、ジニトロフェノール、トリニトロフェノール等の1価フェノール置換体;レゾルシン、アルキルレゾルシン、ピロガロール、カテコール、アルキルカテコール、ハイドロキノン、アルキルハイドロキノン、フロログルシン、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、ジヒドロキシナフタリン、ナフタレン等の多価フェノール;などが挙げられる。これらを単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、フェノール類は、フェノール、クレゾール、キシレノールおよびアルキルフェノールからなる群より選ばれた1種以上を含ことができ、安価な観点から、フェノールを用いることができる。 Examples of phenols are not particularly limited, but for example, phenol; cresols such as orthocresol, metacresol, paracresol; 2,3-xylenol, 2,4-xylenol, 2,5-xylenol, 2,6- Xylenol such as xylenol, 3,5-xylenol; 2,3,5-trimethylphenol, 2-ethylphenol, 4-ethylphenol, 2-isopropylphenol, 4-isopropylphenol, n-butylphenol, isobutylphenol, tert-butylphenol Alkylphenol such as hexylphenol, octylphenol, nonylphenol, phenylphenol, benzylphenol, cumylphenol, allylphenol, cardanol, ursiol, thithiol, laccol; naphthol such as 1-naphthol and 2-naphthol; fluorophenol, chlorophenol, Halogenated phenols such as bromophenol and iodophenol, monovalent phenol substitutions such as p-phenylphenol, aminophenol, nitrophenol, dinitrophenol, trinitrophenol; resorcin, alkylresorcin, pyrogallol, catechol, alkylcatechol, hydroquinone, Polyhydric phenols such as alkylhydroquinone, fluoroglucin, bisphenol A, bisphenol F, bisphenol S, dihydroxynaphthalin, naphthalene; and the like can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, phenols can include one or more selected from the group consisting of phenol, cresol, xylenol and alkylphenol, and phenol can be used from an inexpensive viewpoint.
アルデヒド類としては、特に限定されないが、例えば、ホルマリンやパラホルムアルデヒド等のホルムアルデヒド;トリオキサン、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ポリオキシメチレン、クロラール、ヘキサメチレンテトラミン、フルフラール、グリオキザール、n−ブチルアルデヒド、カプロアルデヒド、アリルアルデヒド、ベンズアルデヒド、クロトンアルデヒド、アクロレイン、テトラオキシメチレン、フェニルアセトアルデヒド、o−トルアルデヒド、サリチルアルデヒド等が挙げられる。これらのアルデヒド類は単独または2種以上を組み合わせて使用してもよい。この中でも、アルデヒド類は、ホルムアルデヒドまたはアセトアルデヒドを含むことができ、生産性および安価な観点から、ホルマリンまたはパラホルムアルデヒドを用いることができる。 The aldehydes are not particularly limited, but for example, formaldehyde such as formalin and paraformaldehyde; trioxane, acetaldehyde, propionaldehyde, polyoxymethylene, chloral, hexamethylenetetramine, furfural, glioxal, n-butylaldehyde, caproaldehyde, etc. Examples thereof include allyl aldehyde, benz aldehyde, croton aldehyde, acrolein, tetraoxymethylene, phenylacetaldehyde, o-tolu aldehyde and salicyl aldehyde. These aldehydes may be used alone or in combination of two or more. Among these, aldehydes can include formaldehyde or acetaldehyde, and formalin or paraformaldehyde can be used from the viewpoint of productivity and low cost.
アルキレンアミンは、分子内に、炭素数1〜10の直鎖状または分岐状のアルキレン基を1個以上備える脂肪族アミンを用いることができる。脂肪族アミンは、1個以上の一級アミン及び/又は二級アミンを含む化合物であってもよい。例えば、脂肪族アミンとして、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラアミン、テトラエチレンペンタアミン、ペンタエチレンヘキサアミン、ポリエチレンイミン、ジプロピレントリアミン、トリプロピレンテトラアミン、テトラプロピレンペンタアミン、ペンタプロピレンヘキサアミン、ポリプロピレンイミン等のポリアルキレンポリアミンが挙げられる。これらを単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。 As the alkylene amine, an aliphatic amine having one or more linear or branched alkylene groups having 1 to 10 carbon atoms in the molecule can be used. The aliphatic amine may be a compound containing one or more primary amines and / or secondary amines. For example, as aliphatic amines, diethylenetriamine, triethylenetetraamine, tetraethylenepentamine, pentaethylenehexamine, polyethyleneimine, dipropylenetriamine, tripropylenetetraamine, tetrapropylenepentamine, pentapropylenehexamine, polypropyleneimine and the like. Examples include polyalkylene polyamines. These may be used alone or in combination of two or more.
詳細なメカニズムは定かではないが、アルデヒド類が、フェノール類およびアルキレンアミンの両方に反応すると考えられる。 Although the detailed mechanism is not clear, it is thought that aldehydes react with both phenols and alkyleneamines.
フェノール樹脂を合成する際に用いる触媒は、無触媒でも構わないし、ノボラック型フェノール樹脂を製造する観点から、酸性触媒を用いることができる。酸性触媒としては、特に限定するものではないが、例えば、蓚酸、塩酸、硫酸、ジエチル硫酸、パラトルエンスルホン酸等の酸類、酢酸亜鉛等の金属塩類が挙げられ、これらを単独または2種類以上併用して使用できる。 The catalyst used when synthesizing the phenol resin may be non-catalyst, or an acidic catalyst can be used from the viewpoint of producing a novolak type phenol resin. The acidic catalyst is not particularly limited, and examples thereof include acids such as oxalic acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, diethyl sulfate, and paratoluenesulfonic acid, and metal salts such as zinc acetate, which may be used alone or in combination of two or more. Can be used.
フェノール樹脂を合成する際に用いる反応溶媒としては、水を用いてもよいが、有機溶剤を用いてもよい。有機溶剤としては、非極性溶媒を用いて非水系を用いることができる。有機溶剤の一例としては、例えば、アルコール類、ケトン類、芳香族類で、アルコール類としては、メタノール、エタノール、プロピルアルコール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、グリセリン等で、ケトン類としては、アセトン、メチルエチルケトン等で、芳香族類としては、トルエン、キシレン等が挙げられる。これらを単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。 As the reaction solvent used when synthesizing the phenol resin, water may be used, or an organic solvent may be used. As the organic solvent, a non-polar solvent can be used and a non-aqueous system can be used. Examples of organic solvents include, for example, alcohols, ketones, and aromatics, alcohols include methanol, ethanol, propyl alcohol, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, glycerin, and the like, and ketones include. Acetone, methyl ethyl ketone and the like, and examples of the aromatics include toluene, xylene and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
また、フェノール類(P)とアルデヒド類(F)のモル比(F/Pモル比)は、フェノール類1モルに対し、例えば、アルデヒド類を0.2〜1.0モルとしてもよく、好ましくは0.3〜0.9モルとすることができる。アルデヒド類を上記範囲とすることで、未反応フェノール量を少なくすることができ、歩留まりを上げることができる。また、フェノール類(P)とアルデヒド類(F)の反応モル比(F/P)を1.0以下の条件、すなわち、モル比換算でフェノールリッチの条件を制御することで、適度な軟化点を有するアルキレンアミン由来の構造単位を含むフェノール樹脂が得られ、このようなフェノール樹脂は、加熱条件下での混合・混練によってゴム中に良好に相溶または分散させることが可能である。 The molar ratio (F / P molar ratio) of phenols (P) and aldehydes (F) may be, for example, 0.2 to 1.0 mol of aldehydes with respect to 1 mol of phenols, which is preferable. Can be 0.3 to 0.9 mol. By setting the aldehydes in the above range, the amount of unreacted phenol can be reduced and the yield can be increased. Further, by controlling the reaction molar ratio (F / P) of phenols (P) and aldehydes (F) to 1.0 or less, that is, the phenol-rich condition in terms of molar ratio, an appropriate softening point is obtained. A phenol resin containing a structural unit derived from an alkylene amine having the above can be obtained, and such a phenol resin can be satisfactorily compatible or dispersed in rubber by mixing and kneading under heating conditions.
また、反応温度は、例えば、40℃〜120℃としてもよく、好ましくは60℃〜110℃としてもよい。なお、反応時間は、特に制限はなく、出発原料の種類、配合モル比、触媒の使用量及び種類、反応条件に応じて適宜決定すればよい。 The reaction temperature may be, for example, 40 ° C. to 120 ° C., preferably 60 ° C. to 110 ° C. The reaction time is not particularly limited and may be appropriately determined according to the type of starting material, the compounding molar ratio, the amount and type of catalyst used, and the reaction conditions.
以上により、本発明で使用されるフェノール樹脂を得ることができる。フェノール樹脂は、分子中に、ノボラック骨格及び前記エチレンアミン由来の構造単位を有するノボラック型フェノール樹脂を含んでもよい。 From the above, the phenol resin used in the present invention can be obtained. The phenol resin may contain a novolak type phenol resin having a novolak skeleton and a structural unit derived from the ethyleneamine in the molecule.
(タイヤ用ゴム組成物の配合割合)
本発明のゴム組成物は、ジエン系ゴム100質量部に対し、カーボンブラックを1〜200質量部、および前記分子中に化学式(1)で表されるアルキレンアミン由来の構造単位を少なくとも1個以上有するフェノール樹脂を0.1〜20質量部配合してなることを特徴とする。
カーボンブラックの配合量が1質量部未満であると配合量が少な過ぎて本発明の効果を奏することができない。逆に200質量部を超えると発熱性が悪化する。
前記フェノール樹脂の配合量が0.1質量部未満であると、配合量が少な過ぎて本発明の効果を奏することができない。逆に20質量部を超えると耐摩耗性が悪化する。
(Mixing ratio of rubber composition for tires)
The rubber composition of the present invention contains 1 to 200 parts by mass of carbon black and at least one structural unit derived from the alkylene amine represented by the chemical formula (1) in the molecule with respect to 100 parts by mass of the diene rubber. It is characterized by blending 0.1 to 20 parts by mass of the phenol resin contained therein.
If the blending amount of carbon black is less than 1 part by mass, the blending amount is too small to achieve the effect of the present invention. On the contrary, if it exceeds 200 parts by mass, the heat generation property deteriorates.
If the blending amount of the phenol resin is less than 0.1 parts by mass, the blending amount is too small to achieve the effect of the present invention. On the contrary, if it exceeds 20 parts by mass, the wear resistance deteriorates.
また、本発明のゴム組成物において、カーボンブラックの配合量は、ジエン系ゴム100質量部に対し、1〜200質量部であることが好ましい。
前記フェノール樹脂の配合量は、ジエン系ゴム100質量部に対し、0.1〜20質量部であることが好ましい。
Further, in the rubber composition of the present invention, the blending amount of carbon black is preferably 1 to 200 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the diene rubber.
The blending amount of the phenol resin is preferably 0.1 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the diene rubber.
(その他成分)
本発明におけるゴム組成物には、前記した成分に加えて、加硫又は架橋剤;加硫又は架橋促進剤;酸化亜鉛、シリカ、クレー、タルク、炭酸カルシウムのような各種充填剤;老化防止剤;可塑剤などのゴム組成物に一般的に配合されている各種添加剤を配合することができ、かかる添加剤は一般的な方法で混練して組成物とし、加硫又は架橋するのに使用することができる。これらの添加剤の配合量も、本発明の目的に反しない限り、従来の一般的な配合量とすることができる。
(Other ingredients)
In addition to the above-mentioned components, the rubber composition in the present invention includes a vulcanization or cross-linking agent; a vulcanization or cross-linking accelerator; various fillers such as zinc oxide, silica, clay, talc, and calcium carbonate; an antiaging agent. Various additives generally blended in rubber compositions such as plasticizers can be blended, and such additives are kneaded by a common method to form a composition, which is used for vulcanization or cross-linking. can do. The blending amount of these additives can also be a conventional general blending amount as long as it does not contradict the object of the present invention.
なお本発明におけるゴム組成物は、前記フェノール樹脂の硬化のためにメチレンドナーを使用することもでき、その種類としてはとくに制限されないが、例えばヘキサメチレンテトラミン、HMMM(ヘキサメトキシメチロールメラミンの部分縮合物)、PMMM(ヘキサメチロールメラミンペンタメチルエーテルの部分縮合物)のような多価メチロールメラミン誘導体、ヘキサエトキシメチルメラミン、パラ−ホルムアルデヒドのポリマー、メラミンのN−メチロール誘導体等が挙げられ、本発明の効果向上の観点から、ヘキサメチレンテトラミンまたは多価メチロールメラミン誘導体が好ましい。 In the rubber composition of the present invention, a methylene donor can be used for curing the phenol resin, and the type thereof is not particularly limited. For example, hexamethylenetetramine and HMMM (partial condensate of hexamethoxymethylol melamine). ), Polyvalent methylol melamine derivatives such as PMMM (partial condensate of hexamethylol melamine pentamethyl ether), hexaethoxymethyl melamine, para-formaldehyde polymers, N-methylol derivatives of melamine, etc., and the effects of the present invention. From the viewpoint of improvement, hexamethylenetetramine or polyvalent methylolmelamine derivative is preferable.
メチレンドナーの配合量は、前記ジエン系ゴム100質量部に対し、0.1〜5質量部が好ましい。 The blending amount of the methylene donor is preferably 0.1 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the diene rubber.
また本発明のタイヤ用ゴム組成物は従来の空気入りタイヤの製造方法に従って空気入りタイヤを製造することができ、例えばタイヤ用キャップトレッド、アンダートレッド、サイドウォール、ベルトコート、ベルトクッション、リムクッション、インナーライナー、ビードフィラー等に好適に用いることができる。 Further, the rubber composition for a tire of the present invention can produce a pneumatic tire according to a conventional method for producing a pneumatic tire, for example, a tire cap tread, an under tread, a sidewall, a belt coat, a belt cushion, a rim cushion, and the like. It can be suitably used for inner liners, bead fillers and the like.
以下、本発明を実施例および比較例によりさらに説明するが、本発明は下記例に制限されるものではない。なお、例中、部となるのは特記しない限り質量基準である。 Hereinafter, the present invention will be further described with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to the following examples. In the example, the part is based on mass unless otherwise specified.
<フェノール樹脂の合成>
(製造例1)
攪拌装置、還流冷却器及び温度計を備えた反応器に、フェノール1000部、37%ホルマリン水溶液561部、トリエチレンテトラアミン55部を仕込み、還流条件下で2時間反応させた。ついで水を蒸留除去しながら200℃で3時間反応させた。さらに所定の水分、遊離モノマー量になるまで減圧下で水、未反応モノマーの蒸留除去を行った後、反応器から取り出し、フェノール樹脂1を得た。
フェノール樹脂1の、軟化点は110℃であり、含窒素量は2.2質量%であり、エチレンアミン由来構造の含有率は6.8質量%であった。
<Synthesis of phenolic resin>
(Manufacturing Example 1)
A reactor equipped with a stirrer, a reflux condenser and a thermometer was charged with 1000 parts of phenol, 561 parts of a 37% formalin aqueous solution, and 55 parts of triethylenetetraamine, and reacted under reflux conditions for 2 hours. Then, the reaction was carried out at 200 ° C. for 3 hours while removing water by distillation. Further, water and unreacted monomers were distilled and removed under reduced pressure until the predetermined water content and free monomer amount were reached, and then the mixture was taken out from the reactor to obtain phenol resin 1.
The softening point of the phenol resin 1 was 110 ° C., the nitrogen content was 2.2% by mass, and the content of the ethyleneamine-derived structure was 6.8% by mass.
(製造例2)
37%ホルマリン水溶液の配合量を518部、トリエチレンテトラアミンの配合量を110部としたこと以外は、製造例1と同様にしてフェノール樹脂2を得た。
フェノール樹脂2の、軟化点は108℃であり、含窒素量は4.1質量%であり、エチレンアミン由来構造の含有率は12.6質量%であった。
(Manufacturing Example 2)
A phenol resin 2 was obtained in the same manner as in Production Example 1 except that the amount of the 37% formalin aqueous solution was 518 parts and the amount of triethylenetetraamine was 110 parts.
The softening point of the phenol resin 2 was 108 ° C., the nitrogen content was 4.1% by mass, and the content of the ethyleneamine-derived structure was 12.6% by mass.
(製造例3)
37%ホルマリン水溶液の配合量を500部、トリエチレンテトラアミンの配合量を165部としたこと以外は、製造例1と同様にしてフェノール樹脂3を得た。
フェノール樹脂3の、軟化点は102℃であり、含窒素量は6.4質量%であり、エチレンアミン由来構造の含有率は19.7質量%であった。
(Manufacturing Example 3)
The phenol resin 3 was obtained in the same manner as in Production Example 1 except that the amount of the 37% formalin aqueous solution was 500 parts and the amount of triethylenetetraamine was 165 parts.
The softening point of the phenol resin 3 was 102 ° C., the nitrogen content was 6.4% by mass, and the content of the ethyleneamine-derived structure was 19.7% by mass.
実施例1〜6および比較例1〜3
サンプルの調製
表1に示す配合(質量部)において、加硫促進剤と硫黄を除く成分を1.7リットルの密閉式バンバリーミキサーで5分間混練し、ゴムをミキサー外に放出して室温冷却した。次いで、該ゴムを同ミキサーに再度入れ、加硫促進剤および硫黄を加えてさらに混練し、ゴム組成物を得た。次に得られたゴム組成物を所定の金型中で160℃、20分間プレス加硫して加硫ゴム試験片を得、以下に示す試験法で未加硫のゴム組成物および加硫ゴム試験片の物性を測定した。
Examples 1-6 and Comparative Examples 1-3
Sample Preparation In the formulation (parts by mass) shown in Table 1, the vulcanization accelerator and the components excluding sulfur were kneaded with a 1.7 liter sealed Banbury mixer for 5 minutes, and the rubber was discharged to the outside of the mixer and cooled to room temperature. .. Then, the rubber was put into the same mixer again, a vulcanization accelerator and sulfur were added, and the mixture was further kneaded to obtain a rubber composition. Next, the obtained rubber composition was press-vulcanized in a predetermined mold at 160 ° C. for 20 minutes to obtain a vulcanized rubber test piece, and the unvulcanized rubber composition and the vulcanized rubber were obtained by the test method shown below. The physical properties of the test piece were measured.
加硫速度(T95):JIS K6300に準拠して、振動式ディスク加硫試験機にて、振幅1度、150℃で95%の加硫度に達する時間(T95、分)を測定した。結果は、比較例1の値を100として指数で示した。この値が小さいほど、加硫速度が速く、生産性に優れることを示す。
貯蔵弾性率:JIS K6394に準拠し、初期歪10%、振幅±2%、周波数20Hzの条件下で、東洋精機製作所製粘弾性スペクトロメータにより20℃で測定した。結果は、比較例1の値を100として指数で示した。この値が大きいほど、高弾性率であることを示す。
tanδ(60℃):(株)東洋精機製作所製、粘弾性スペクトロメーターを用い、初期歪10%、振幅±2%、周波数20Hz、温度60℃の条件で、tanδ(60℃)を測定した。結果は、比較例1の値を100として指数で示した。この値が小さいほど、低発熱性であることを示す。
結果を表1に併せて示す。
Vulcanization rate (T95): In accordance with JIS K6300, the time (T95, min) to reach 95% vulcanization degree at an amplitude of 1 degree and 150 ° C. was measured with a vibrating disk vulcanization tester. The results are shown exponentially with the value of Comparative Example 1 as 100. The smaller this value is, the faster the vulcanization rate is and the better the productivity is.
Storage elastic modulus: Measured at 20 ° C. with a viscoelastic spectrometer manufactured by Toyo Seiki Seisakusho under the conditions of initial strain 10%, amplitude ± 2%, and frequency 20 Hz in accordance with JIS K6394. The results are shown exponentially with the value of Comparative Example 1 as 100. The larger this value is, the higher the elastic modulus is.
Tan δ (60 ° C.): Using a viscoelastic spectrometer manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd., tan δ (60 ° C.) was measured under the conditions of initial strain of 10%, amplitude of ± 2%, frequency of 20 Hz, and temperature of 60 ° C. The results are shown exponentially with the value of Comparative Example 1 as 100. The smaller this value is, the lower the heat generation is.
The results are also shown in Table 1.
*1:NR(STR20)
*2:カーボンブラック(キャボットジャパン社製N339、窒素吸着比表面積(N2SA)=90m2/g)
*3:ストレートフェノール樹脂(住友ベークライト株式会社製PR50731。アルキレンアミン由来の構造単位を持たない。)
*4:フェノール樹脂1(前記製造例1で製造したフェノール樹脂1)
*5:フェノール樹脂2(前記製造例2で製造したフェノール樹脂2)
*6:フェノール樹脂3(前記製造例3で製造したフェノール樹脂3)
*7:ヘキサメチレンテトラミン(大内新興化学工業株式会社製ヘキサメチレンテトラミン)
*8:酸化亜鉛(正同化学工業株式会社製酸化亜鉛3種)
*9:ステアリン酸(日油株式会社製ビーズステアリン酸YR)
*10:オイル(昭和シェル石油株式会社製エキストラクト4号S)
*11:硫黄(細井化学工業株式会社製油処理イオウ)
*12:加硫促進剤(三新化学工業株式会社製サンセラーNS−P)
* 1: NR (STR20)
* 2: Carbon black (N339 manufactured by Cabot Japan, nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) = 90 m 2 / g)
* 3: Straight phenol resin (PR50731 manufactured by Sumitomo Bakelite Co., Ltd., which does not have a structural unit derived from alkyleneamine)
* 4: Phenol resin 1 (phenol resin 1 produced in Production Example 1)
* 5: Phenol resin 2 (phenol resin 2 produced in Production Example 2)
* 6: Phenol resin 3 (phenol resin 3 produced in Production Example 3)
* 7: Hexamethylenetetramine (hexamethylenetetramine manufactured by Ouchi Shinko Kagaku Kogyo Co., Ltd.)
* 8: Zinc oxide (3 types of zinc oxide manufactured by Shodo Chemical Industry Co., Ltd.)
* 9: Stearic acid (bead stearic acid YR manufactured by NOF CORPORATION)
* 10: Oil (Extract No. 4 S manufactured by Showa Shell Sekiyu Co., Ltd.)
* 11: Sulfur (oil-treated sulfur from Hosoi Chemical Industry Co., Ltd.)
* 12: Vulcanization accelerator (Suncellor NS-P manufactured by Sanshin Chemical Industry Co., Ltd.)
表1の結果から、実施例1〜6のゴム組成物は、ジエン系ゴムに対し、カーボンブラックおよび特定のフェノール樹脂を特定量でもって配合したので、比較例1に比べて、加硫速度が速く、貯蔵弾性率が高く、発熱性が低い結果となった。
これに対し、比較例2は、アルキレンアミン由来の構造単位を持たないストレートフェノール樹脂およびメチレンドナーを使用した例であり、比較例1に比べて、加硫速度が遅い結果となった。
比較例3は、フェノール樹脂を配合していない例であり、比較例1に比べて、貯蔵弾性率が悪化した。
From the results in Table 1, the rubber compositions of Examples 1 to 6 contained carbon black and a specific phenol resin in a specific amount with respect to the diene rubber, so that the vulcanization rate was higher than that of Comparative Example 1. The result was fast, high storage elastic modulus, and low heat generation.
On the other hand, Comparative Example 2 was an example in which a straight phenol resin and a methylene donor having no structural unit derived from alkyleneamine were used, and the vulcanization rate was slower than that of Comparative Example 1.
Comparative Example 3 is an example in which a phenol resin is not blended, and the storage elastic modulus is worse than that of Comparative Example 1.
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