WO2012144605A1 - タイヤ用ゴム組成物およびスタッドレスタイヤ - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a tire rubber composition and a studless tire.
- an object of the present invention is to provide a rubber composition for a tire capable of producing a studless tire excellent in both performance on ice and wear resistance, and a studless tire using the same.
- the present inventors were excellent in both on-ice performance and wear resistance by blending a predetermined crosslinkable oligomer or polymer together with fine particles having a specific particle diameter.
- the present inventors have found that a studless tire can be produced and completed the present invention. That is, the present invention provides the following (1) to (13).
- a tire rubber composition comprising 0.1 to 12 parts by mass of three-dimensionally crosslinked fine particles (D) having an average particle size of 1 to 200 ⁇ m.
- the fine particle (D) is a fine particle obtained by three-dimensionally cross-linking the oligomer or polymer (d1) incompatible with the crosslinkable oligomer or polymer (C) in the crosslinkable oligomer or polymer (C) in advance.
- the diene rubber (A) is natural rubber (NR), isoprene rubber (IR), butadiene rubber (BR), acrylonitrile-butadiene rubber (NBR), styrene-butadiene rubber (SBR), styrene-isoprene rubber. (SIR), styrene-isoprene-butadiene rubber (SIBR), and a tire as described in (1) or (2) above containing at least 30% by mass of at least one rubber selected from the group consisting of these rubber derivatives Rubber composition.
- the crosslinkable oligomer or polymer (C) is a polyether-based, polyester-based, polyolefin-based, polycarbonate-based, aliphatic-based, saturated hydrocarbon-based, acrylic-based or plant-derived polymer or copolymer.
- the tire rubber composition according to any one of the above (1) to (3).
- oligomer or polymer (d1) is a polycarbonate-based, aliphatic-based, saturated hydrocarbon-based, acrylic-based or plant-derived polymer or copolymer.
- the crosslinkable oligomer or polymer (C) is a polyether-based, polyester-based, polyolefin-based, polycarbonate-based, acrylic-based or plant-derived polymer or copolymer,
- the crosslinkable oligomer or polymer (C) is at least selected from the group consisting of a hydroxyl group, a silane functional group, an isocyanate group, a (meth) acryloyl group, an allyl group, a carboxy group, an acid anhydride group, and an epoxy group.
- the fine particles (D) are three-dimensionally crosslinked fine particles using the reactive functional group of the oligomer or polymer (d1) in the crosslinkable oligomer or polymer (C). Rubber composition for tires.
- the fine particles (D) are selected from the group consisting of the oligomer or polymer (d1) having the reactive functional group and a compound having a functional group that reacts with water, a catalyst, and the reactive functional group.
- the tire rubber composition according to the above (8) which is a fine particle obtained by reacting at least one component (d2) with a three-dimensional cross-link.
- the compound having a functional group that reacts with the reactive functional group is a hydroxyl group-containing compound, silanol compound, hydrosilane compound, diisocyanate compound, amine compound, oxazolidine compound, enamine compound, and ketimine compound.
- the tire rubber composition of the present invention is incompatible with 100 parts by mass of the diene rubber (A), 30 to 100 parts by mass of carbon black and / or white filler (B), and the diene rubber (A).
- a rubber composition for a tire comprising 0.3 to 20 parts by mass of a crosslinkable oligomer or polymer (C) and 0.1 to 12 parts by mass of three-dimensionally crosslinked fine particles (D) having an average particle diameter of 1 to 200 ⁇ m. It is a thing. Below, each component which the rubber composition for tires of this invention contains is demonstrated in detail.
- the diene rubber (A) contained in the tire rubber composition of the present invention is not particularly limited as long as it has a double bond in the main chain, and specific examples thereof include natural rubber (NR) and isoprene rubber.
- NR natural rubber
- IR isoprene rubber
- BR butadiene rubber
- NBR acrylonitrile-butadiene rubber
- SBR styrene-butadiene rubber
- SIBR styrene-isoprene-butadiene rubber
- SIBR styrene-isoprene-butadiene rubber
- the diene rubber (A) is a derivative in which the terminal or side chain of each rubber is modified (modified) with an amino group, amide group, silyl group, alkoxy group, carboxy group, hydroxy group, epoxy group or the like. It may be.
- NR, BR, and SBR are preferably used, and NR and BR are more preferably used in combination, because the tire performance on ice is better.
- the average glass transition temperature of the diene rubber (A) can be kept at -50 ° C. or lower because the tire hardness can be kept low even at low temperatures and the on-ice performance of the tire becomes better.
- the glass transition temperature is a value measured using a differential thermal analyzer (DSC) manufactured by DuPont in accordance with ASTM D3418-82 at a heating rate of 10 ° C./min.
- the average glass transition temperature is an average value of the glass transition temperature. When only one diene rubber is used, the glass transition temperature of the diene rubber is used.
- 20% by mass or more of the diene rubber (A) is preferably NR, and more preferably 40% by mass or more from the reason that the strength of the tire is good.
- the rubber composition for tires of the present invention contains carbon black and / or a white filler (B).
- the carbon black includes furnace carbon blacks such as SAF, ISAF, HAF, FEF, GPE, and SRF. These may be used alone or in combination of two or more. May be. Further, the carbon black preferably has a nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of 10 to 300 m 2 / g from the viewpoint of processability at the time of mixing the rubber composition, tire reinforcement, and the like. It is more preferably 200 m 2 / g, and the wet performance of the tire is improved and the performance on ice is better, so that it is preferably 50 to 150 m 2 / g, and preferably 70 to 130 m 2 / g. Is more preferable.
- N 2 SA is a value obtained by measuring the amount of nitrogen adsorbed on the carbon black surface according to JIS K 6217-2: 2001 “Part 2: Determination of specific surface area—nitrogen adsorption method—single point method”. .
- white filler Specific examples of the white filler include silica, calcium carbonate, magnesium carbonate, talc, clay, alumina, aluminum hydroxide, titanium oxide, calcium sulfate, and the like. Or two or more of them may be used in combination. Of these, silica is preferable because of the better performance of the tire on ice.
- silica examples include wet silica (hydrous silicic acid), dry silica (anhydrous silicic acid), calcium silicate, aluminum silicate, and the like, and these may be used alone. Two or more kinds may be used in combination. Among these, wet silica is preferable because the performance on ice of the tire is further improved and the wear resistance is further improved.
- the silica preferably has a CTAB adsorption specific surface area of 50 to 300 m 2 / g, more preferably 70 to 250 m 2 / g, for reasons of good tire wet performance and rolling resistance. More preferably, it is 200 m 2 / g.
- the CTAB adsorption specific surface area was determined by measuring the amount of n-hexadecyltrimethylammonium bromide adsorbed on the silica surface in accordance with JIS K6217-3: 2001 “Part 3: Determination of specific surface area—CTAB adsorption method”. Value.
- the content of the carbon black and / or the white filler (B) is 30 to 100 parts by mass in total of the carbon black and the white filler with respect to 100 parts by mass of the diene rubber (A). It is preferably 40 to 90 parts by mass, and more preferably 45 to 80 parts by mass.
- the content of the white filler is preferably 5 to 85 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the diene rubber (A). More preferably, it is ⁇ 75 parts by mass.
- the crosslinkable oligomer or polymer (C) contained in the tire rubber composition of the present invention is not particularly limited as long as it is not compatible with the diene rubber (A) and has crosslinkability.
- “not compatible with (in the diene rubber)” does not mean that it is incompatible with all the rubber components included in the diene rubber (A), but does not mean that the diene rubber (A And the specific components used in the crosslinkable oligomer or polymer (C) are incompatible with each other.
- crosslinkable oligomer or polymer (C) examples include polyether-based, polyester-based, polyolefin-based, polycarbonate-based, aliphatic-based, saturated hydrocarbon-based, acrylic-based or plant-based polymers or copolymers. Is mentioned.
- a polyether-based, polyester-based, polyolefin-based, polycarbonate-based, acrylic-based or plant-derived polymer or copolymer is preferable.
- examples of the polyether polymer or copolymer include polyethylene glycol, polypropylene glycol (PPG), polypropylene triol, ethylene oxide / propylene oxide copolymer, polytetramethylene ether glycol (PTMEG), and sorbitol. Based polyols and the like.
- examples of the polyester-based polymer or copolymer include low-molecular polyhydric alcohols (for example, ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol) and polybasic carboxylic acids (for example, adipic acid, sebacic acid, Condensates with terephthalic acid, isophthalic acid and the like) (condensed polyester polyols); lactone polyols, and the like.
- polystyrene resin examples include polyethylene, polypropylene, ethylene propylene copolymer (EPR, EPDM), polybutylene, polyisobutylene, hydrogenated polybutadiene, and the like.
- polycarbonate polymer or copolymer examples include an ester of a polyol compound (eg, 1,6-hexanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, etc.) and a dialkyl carbonate. Examples thereof include those obtained by exchange reaction.
- acrylic polymer or copolymer examples include acrylic polyols; homopolymers of acrylates such as acrylate, methyl acrylate, ethyl acrylate, butyl acrylate, and 2-ethylhexyl acrylate; and combinations of two or more of these acrylates.
- Acrylate copolymer examples include vegetable oils such as castor oil and soybean oil; various elastomers derived from polyester polyols modified with polylactic acid, and the like.
- the crosslinkable oligomer or polymer (C) has a hydroxyl group, a silane functional group, an isocyanate group, and a (meth) acryloyl group because the performance on the ice of the tire becomes better by crosslinking between molecules. It preferably has at least one reactive functional group selected from the group consisting of an allyl group, a carboxy group, an acid anhydride group and an epoxy group.
- the silane functional group is also called a so-called crosslinkable silyl group. Specific examples thereof include hydrolyzable silyl group; silanol group; silanol group as acetoxy group derivative, enoxy group derivative, oxime group derivative, amine derivative. And the like.
- the above-mentioned crosslinkable oligomer or polymer (C) is appropriately cross-linked at the time of rubber processing, and the performance on ice of the tire is further improved, and the wear resistance is also improved. It preferably has an isocyanate group, an acid anhydride group or an epoxy group, and more preferably has a hydrolyzable silyl group or an isocyanate group.
- hydrolyzable silyl group examples include an alkoxysilyl group, an alkenyloxysilyl group, an acyloxysilyl group, an aminosilyl group, an aminooxysilyl group, an oximesilyl group, and an amidosilyl group. It is done. Among these, an alkoxysilyl group is preferable because of a good balance between hydrolyzability and storage stability. Specifically, an alkoxysilyl group represented by the following formula (1) is preferable. More preferred are a methoxysilyl group and an ethoxysilyl group.
- R 1 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms
- R 2 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms
- a represents an integer of 1 to 3
- a represents 2 or 3
- the plurality of R 1 may be the same or different, and when a is 1, the plurality of R 1 may be the same or different.
- the said isocyanate group is an isocyanate group which remains when the hydroxyl group of a polyol compound (for example, polycarbonate-type polyol etc.) and the isocyanate group of a polyisocyanate compound are made to react.
- the polyisocyanate compound is not particularly limited as long as it has two or more isocyanate groups in the molecule. Specific examples thereof include TDI (for example, 2,4-tolylene diisocyanate (2,4-TDI).
- the crosslinkable oligomer or polymer (C) having a hydroxyl group as a reactive functional group is previously added with an isocyanate compound or the like before blending with the diene rubber (A). It is preferable that a part or all of (C) is crosslinked, or a crosslinking agent such as an isocyanate compound is blended in advance with the rubber.
- the reactive functional group is preferably at least at the end of the main chain of the crosslinkable oligomer or polymer (C), and when the main chain is linear, 1.5 is present. It is preferable to have the above, and it is more preferable to have two or more. On the other hand, when the main chain is branched, it is preferably 3 or more.
- the weight-average molecular weight or number-average molecular weight of the crosslinkable oligomer or polymer (C) improves dispersibility in the diene rubber (A) and kneading processability of the rubber composition.
- the particle size is preferably 300 to 30000, more preferably 500 to 25000. Is more preferable.
- the weight average molecular weight and the number average molecular weight are both measured by gel permeation chromatography (GPC) in terms of standard polystyrene.
- the content of the crosslinkable oligomer or polymer (C) is 0.3 to 30 parts by mass, and 0.5 to 25 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the diene rubber (A). Part by weight, preferably 1 to 15 parts by weight.
- the fine particles (D) contained in the tire rubber composition of the present invention are three-dimensionally crosslinked fine particles having an average particle diameter of 1 to 200 ⁇ m.
- the average particle size of the fine particles (D) is preferably 1 to 50 ⁇ m, preferably 5 to 40 ⁇ m, because the tire surface is appropriately roughened and the performance on ice is better. More preferred.
- the average particle diameter means an average value of equivalent circle diameters measured using a laser microscope. For example, a laser diffraction scattering type particle size distribution measuring apparatus LA-300 (manufactured by Horiba, Ltd.), a laser microscope VK- 8710 (manufactured by Keyence) or the like.
- the content of the fine particles (D) is 0.1 to 12 parts by mass, preferably 0.3 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the diene rubber (A). More preferably, it is 0.5 to 10 parts by mass.
- the fine particles (D) are prepared in advance in the crosslinkable oligomer or polymer (C) in the above crosslinkable oligomer or polymer (C) because the performance on ice and wear resistance of the tire becomes better.
- Fine particles obtained by three-dimensionally cross-linking oligomers or polymers (d1) that are not compatible with C) are preferred. This is because the crosslinkable oligomer or polymer (C) and the fine particles (C) function as a solvent for the fine particles (D), and when the mixture thereof is blended into the rubber composition. This is probably because the dispersibility and dispersibility of the rubber composition (D) can be expected to be improved.
- “(incompatible with the crosslinkable oligomer or polymer (C))” does not mean that it is incompatible with all components included in the crosslinkable oligomer or polymer (C).
- the specific components used for the crosslinkable oligomer or polymer (C) and the oligomer or polymer (d1) are incompatible with each other.
- Examples of the oligomer or polymer (d1) include polycarbonate-based, aliphatic-based, saturated hydrocarbon-based, acrylic-based, or plant-based polymers or copolymers.
- examples of the aliphatic polymer or copolymer include liquid diene polymers such as polyisoprene, polybutadiene, and styrene-butadiene copolymer; chloroprene rubber; butyl rubber; nitrile rubber; And modified products having a reactive functional group to be described later.
- saturated hydrocarbon polymers or copolymers include hydrogenated polyisoprene, hydrogenated polybutadiene, ethylene propylene, epichlorohydrin, chlorinated polyethylene, chlorosulfonated polyethylene, hydrogenated nitrile rubber, polyisobutylene, and acrylic. Rubber etc. are mentioned.
- the polycarbonate polymer or copolymer include an ester of a polyol compound (eg, 1,6-hexanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, etc.) and a dialkyl carbonate. Examples thereof include those obtained by exchange reaction.
- acrylic polymers or copolymers examples include acrylic polyols; homopolymers of acrylates such as acrylates, methyl acrylates, ethyl acrylates, butyl acrylates and 2-ethylhexyl acrylates; acrylates combining two or more of these acrylates Copolymer; and the like.
- plant-derived polymers or copolymers include vegetable oils such as castor oil and soybean oil; various elastomers derived from polyester polyols modified from polylactic acid, and the like.
- liquid diene polymer is more preferable because the performance on ice and wear resistance of the tire are improved.
- liquid polyisoprene examples include Claprene LIR-30, Claprene LIR-50 (above, manufactured by Kuraray Co., Ltd.), Poly ip (manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd.), and the like.
- Liquid polybutadienes include homopolymer types such as Claprene LBR-305 (manufactured by Kuraray); copolymers of 1,2-bonded butadiene and 1,4-bonded butadiene, such as Poly bd (manufactured by Idemitsu Kosan). Type; a copolymer type of ethylene, 1,4-bonded butadiene, and 1,2-bonded butadiene, such as Claprene L-SBR-820 (manufactured by Kuraray Co., Ltd.);
- the oligomer or polymer (d1) can three-dimensionally crosslink only the oligomer or polymer (d1) in the crosslinkable oligomer or polymer (C), the crosslinkable oligomer or polymer A group consisting of a hydroxyl group, a silane functional group, an isocyanate group, a (meth) acryloyl group, an allyl group, a carboxy group, an acid anhydride group and an epoxy group, which are different from the reactive functional group described above and which do not react.
- the silane functional group is also referred to as a so-called crosslinkable silyl group, and specific examples thereof include, for example, a hydrolyzable silyl group; silanol, similar to the silane functional group of the crosslinkable oligomer or polymer (C). Groups; functional groups in which silanol groups are substituted with acetoxy group derivatives, enoxy group derivatives, oxime group derivatives, amine derivatives, and the like.
- the crosslinkable oligomer or polymer (C) is the same reactive functional group as the oligomer or polymer (d1) (for example, a carboxy group, A hydrolyzable silyl group or the like), and the functional functional group already possessed may be modified to the same reactive functional group as the oligomer or polymer (d1).
- the oligomer or polymer (d1) has a hydroxyl group, a silane functional group, a carboxy group, or an acid anhydride group because the three-dimensional crosslinking of the oligomer or polymer (d1) easily proceeds. Or it is more preferable to have an acid anhydride group.
- liquid polyisoprene having a carboxy group for example, Claprene LIR-410 (isoprene-maleic acid monomethyl ester-modified isoprene copolymer, number average molecular weight: 25000, manufactured by Kuraray Co., Ltd.)
- examples of commercially available liquid polyisoprene having acid anhydride groups include Claprene LIR-403 (Isoprene-maleic anhydride modified isoprene copolymer, number average molecular weight: 34000, manufactured by Kuraray Co., Ltd.) Is mentioned.
- the reactive functional group is preferably at least at the end of the main chain of the oligomer or polymer (d1).
- the main chain is linear, 1.5 or more are present. It is preferable to have two or more.
- the main chain is branched, it is preferably 3 or more.
- the weight average molecular weight or number average molecular weight of the oligomer or polymer (d1) is not particularly limited, but the particle diameter and crosslinking density of the fine particles (D) become appropriate, and the performance on ice of the tire is better. Therefore, it is preferably 1000 to 100,000, more preferably 3000 to 60,000.
- both weight average molecular weight or number average molecular weight shall be measured by gel permeation chromatography (GPC) in terms of standard polystyrene.
- the method for preparing the fine particles (D) by three-dimensionally crosslinking the oligomer or polymer (d1) in the crosslinkable oligomer or polymer (C) includes, for example, the reactive functional group of the oligomer or polymer (d1).
- Examples include a method of three-dimensional crosslinking using, specifically, the oligomer or polymer (d1) having the reactive functional group and a functional group that reacts with water, a catalyst, and the reactive functional group.
- Examples thereof include a method of reacting at least one component (d2) selected from the group consisting of compounds with three-dimensional crosslinking.
- the water of the component (d2) is preferably used when the oligomer or polymer (d1) has a hydrolyzable silyl group, an isocyanate group, or an acid anhydride group as a reactive functional group. it can.
- component (d2) catalyst examples include a silanol group condensation catalyst (silanol condensation catalyst).
- silanol condensation catalyst include dibutyltin dilaurate, dibutyltin dioleate, dibutyltin diacetate, tetrabutyl titanate, and stannous octoate.
- Examples of the compound having a functional group that reacts with the reactive functional group of the component (d2) include a hydroxyl group-containing compound, a silanol compound, a hydrosilane compound, a diisocyanate compound, an amine compound, an oxazolidine compound, an enamine compound, and a ketimine compound. Etc.
- the hydroxyl group-containing compound can be suitably used when the oligomer or polymer (d1) has an isocyanate group or an acid anhydride group as a reactive functional group.
- the hydroxyl group-containing compound is not limited in terms of its molecular weight and skeleton as long as it is a compound having two or more hydroxyl groups in one molecule.
- low molecular polyhydric alcohols, polyether polyols, polyester polyols, polycarbonate polyols , Polycaprolactone polyol, other polyols, mixed polyols thereof and the like are examples of low molecular polyhydric alcohols, polyether polyols, polyester polyols, polycarbonate polyols , Polycaprolactone polyol, other polyols, mixed polyols thereof and the like.
- the silanol compound can be suitably used when the oligomer or polymer (d1) has a silane functional group as a reactive functional group.
- Specific examples of the silanol compound include tert-butyldimethylsilanol, diphenylmethylsilanol, polydimethylsiloxane having a silanol group, and cyclic polysiloxane having a silanol group.
- the hydrosilane compound is a compound having a SiH group, and can be suitably used when the oligomer or polymer (d1) has an allyl group as a reactive functional group.
- Specific examples of the hydrosilane compound include 1,1,3,3-tetramethyldisiloxane, 1,3,5,7-tetramethyltetracyclosiloxane, 1,3,5,7,8- Examples include pentamethylpentacyclosiloxane.
- the diisocyanate compound can be suitably used when the oligomer or polymer (d1) has a hydroxyl group as a reactive functional group.
- Specific examples of the diisocyanate compound include TDI (for example, 2,4-tolylene diisocyanate (2,4-TDI), 2,6-tolylene diisocyanate (2,6-TDI)), MDI ( For example, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (4,4'-MDI), 2,4'-diphenylmethane diisocyanate (2,4'-MDI)), 1,4-phenylene diisocyanate, polymethylene polyphenylene polyisocyanate, xylylene diene Aromatic polyisocyanates such as isocyanate (XDI), tetramethylxylylene diisocyanate (TMXDI), tolidine diisocyanate (TODI), 1,5-naphthalene diisocyanate (NDI), triphenyl
- the amine compound can be suitably used when the oligomer or polymer (d1) has an isocyanate group, a carboxy group, an acid anhydride group, an epoxy group or the like as a reactive functional group.
- the amine compound is not limited in terms of molecular weight and skeleton as long as it has an amino group in one molecule.
- Secondary amines such as dibutylamine; polyamines such as diethylenetriamine, triethylenetetramine, guanidine, diphenylguanidine, xylylenediamine; and the like.
- the oxazolidine compound, the enamine compound and the ketimine compound can be suitably used when the oligomer or polymer (d1) has an isocyanate group, an acid anhydride group, an epoxy group or the like as a reactive functional group.
- conventionally known compounds can be used as the latent curing agent, and among these compounds, it is preferable to use an oxazolidine compound and / or a ketimine compound.
- the oxazolidine compound is not particularly limited as long as it is a compound having at least one oxazolidine ring, which is a saturated 5-membered ring containing oxygen and nitrogen, and specific examples thereof include N-hydroxyalkyloxazolidine, oxazolidinesilyl Examples include ether, carbonate oxazolidine, ester oxazolidine and the like.
- an oxazolidine compound commercially available products such as Hardener OZ (ester oxazolidine; manufactured by Sumika Bayer Urethane Co., Ltd.) can also be used.
- the ketimine compound is a compound that generates a primary amine as a compound containing an active hydrogen group by hydrolysis.
- ketimine bond a compound having a C ⁇ N bond (ketimine bond) derived from a ketone or an aldehyde and an amine
- ketimine also includes aldimine having a —HC ⁇ N bond.
- Examples of the ketimine include those having a structure in which a branched carbon atom or a ring member carbon atom is bonded to the ⁇ -position of at least one of the carbon atom or nitrogen atom of the ketimine bond.
- ketimines include, for example, (1) ketimines that are reaction products of polyamines and carbonyl compounds, and (2) silicon-containing ketimines that are reaction products of aminoalkoxysilanes and carbonyl compounds.
- ketimine compounds commercially available products such as jER Cure H3 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), KBE-9103 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) and the like can also be used.
- a solvent when preparing the fine particles (D) by three-dimensionally crosslinking the oligomer or polymer (d1) in the crosslinkable oligomer or polymer (C), a solvent may be used as necessary.
- the use mode of the solvent is a mode in which a plasticizer, a diluent, or a solvent is used as a good solvent for the oligomer or polymer (d1) and a poor solvent for the crosslinkable oligomer or polymer (C), and / or Examples include using a plasticizer, a diluent, and a solvent that are good solvents for the crosslinkable oligomer or polymer (C) and that are poor solvents for the oligomer or polymer (d1).
- a solvent examples include n-pentane, isopentane, neopentane, n-hexane, 2-methylpentane, 3-methylpentane, 2,2-dimethylbutane, 2,3-dimethylbutane, n-heptane, 2-methylhexane, 3-methylhexane, 2,2-dimethylpentane, 2,3-dimethylpentane, 2,4-dimethylpentane, 3,3-dimethylpentane, 3-ethylpentane, 2,2 Aliphatic hydrocarbons such as cyclopentane, cyclohexane and methylcyclopentane; aromatic hydrocarbons such as xylene, benzene and toluene; ⁇ -pinene, Examples include terpene organic solvents such as ⁇ -pinene and limonene.
- a surfactant when preparing the fine particles (D) by three-dimensionally crosslinking the oligomer or polymer (d1) in the crosslinkable oligomer or polymer (C), a surfactant, an emulsifier, a dispersant, It is preferable to prepare using an additive such as a silane coupling agent.
- ⁇ Silane coupling agent> When the tire rubber composition of the present invention contains the above-described white filler (particularly silica), it is preferable to contain a silane coupling agent for the purpose of improving the reinforcing performance of the tire.
- the silane coupling agent When the silane coupling agent is blended, the content is preferably 0.1 to 20 parts by mass, and more preferably 4 to 12 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the white filler.
- silane coupling agent examples include bis (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide, bis (3-triethoxysilylpropyl) trisulfide, bis (3-triethoxysilylpropyl) disulfide, Bis (2-triethoxysilylethyl) tetrasulfide, bis (3-trimethoxysilylpropyl) tetrasulfide, bis (2-trimethoxysilylethyl) tetrasulfide, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltriethoxy Silane, 2-mercaptoethyltrimethoxysilane, 2-mercaptoethyltriethoxysilane, 3-trimethoxysilylpropyl-N, N-dimethylthiocarbamoyl tetrasulfide, 3-triethoxysilylpropyl-N, N Dimethyl
- bis- (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide and / or bis- (3-triethoxysilylpropyl) disulfide is preferably used from the viewpoint of reinforcing effect.
- Si75 [bis- (3-triethoxysilylpropyl) disulfide; manufactured by Evonik Degussa] and the like can be mentioned.
- the rubber composition for tires of the present invention includes the diene rubber (A), the carbon black and / or white filler (B), the crosslinkable oligomer or polymer (C), and the above
- fillers such as calcium carbonate; vulcanizing agents such as sulfur; vulcanization accelerators such as sulfenamide-based, guanidine-based, thiazole-based, thiourea-based, and thiuram-based materials; zinc oxide, stearic acid, etc.
- vulcanization accelerators such as vulcanization accelerators; waxes; aroma oils; anti-aging agents; plasticizers;
- waxes such as vulcanization accelerators; waxes; aroma oils; anti-aging agents; plasticizers;
- a conventional general amount can be used.
- the diene rubber (A) 0.5 to 5 parts by mass of sulfur, 0.1 to 5 parts by mass of the vulcanization accelerator, and 0.1 to 10 parts by mass of the vulcanization accelerator aid.
- 0.5 to 5 parts by weight of the anti-aging agent, 1 to 10 parts by weight of the wax, and 5 to 30 parts by weight of the aroma oil may be blended.
- the method for producing the tire rubber composition of the present invention is not particularly limited.
- the above-described components are kneaded using a known method or apparatus (for example, a Banbury mixer, a kneader, a roll, or the like). Is mentioned.
- the tire rubber composition of the present invention can be vulcanized or crosslinked under conventionally known vulcanization or crosslinking conditions.
- the studless tire of the present invention (hereinafter also simply referred to as “the tire of the present invention”) is a studless tire using the above-described tire rubber composition of the present invention for a tire tread.
- FIG. 1 shows a schematic partial sectional view of a tire representing an example of an embodiment of the studless tire of the present invention, but the tire of the present invention is not limited to the embodiment shown in FIG.
- symbol 1 represents a bead part
- symbol 2 represents a sidewall part
- symbol 3 represents the tread part comprised from the rubber composition for tires of this invention.
- a carcass layer 4 in which fiber cords are embedded is mounted between the pair of left and right bead portions 1, and the end of the carcass layer 4 extends from the inside of the tire to the outside around the bead core 5 and the bead filler 6. Wrapped and rolled up.
- a belt layer 7 is disposed over the circumference of the tire on the outside of the carcass layer 4.
- the rim cushion 8 is arrange
- the tire of the present invention is vulcanized or cured at a temperature corresponding to, for example, the type of diene rubber, vulcanization or crosslinking agent, vulcanization or crosslinking accelerator used in the tire rubber composition of the present invention, and the blending ratio thereof It can manufacture by bridge
- a pluronic-type nonionic surfactant (New Pole PE-64, manufactured by Sanyo Chemical Industries) and 6 g of aminosilane (A1110, manufactured by Nihon Unicar Company) were added thereto, and further, a low speed 36 rpm, a high speed disperser was added. The mixture was stirred at 2000 rpm for 30 minutes to prepare a pasty product (hereinafter also referred to as “fine particle-containing crosslinkable polymer 1”).
- fine particles 1 The hydrolyzable silyl group-terminated polyoxypropylene glycol, which is a crosslinkable oligomer or polymer (C), is removed from the fine particle-containing crosslinkable polymer 1 to obtain gel fine particles that are dispersoids (hereinafter referred to as “fine particles 1”). It was.
- Hydroxyl-terminated liquid polyisoprene Poly ip, number average molecular weight: 2500, hydroxyl value 46.6, manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd.
- m-xylylene diisocyanate Takenate 500, manufactured by Mitsui Chemicals
- process oil 60 g of Diana Process Oil PS-32 (Idemitsu Kos
- preminol S-4012 number average molecular weight: 10,000, hydroxyl value 11.2, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.
- 3-isocyanatopropyltriethoxysilane A-1310, Momentive Performance Materials
- fine particle-containing crosslinkable polymer 5 a cloudy pasty product (hereinafter also referred to as “fine particle-containing crosslinkable polymer 5”).
- fine particle-containing crosslinkable polymer 5 a cloudy pasty product
- VK-8710 manufactured by Keyence Corporation
- fine particles skeleton: polybutadiene, crosslink: urethane bond
- hydrolyzable silyl groups It was confirmed that it was dispersed in the terminal polyether.
- the content (% by mass) of fine particles in the pasty product was about 11%.
- ARUFON UH-2000 weight average molecular weight: 11000, hydroxyl value of 20, manufactured by Toagosei Co., Ltd.
- 3-isocyanatopropyltriethoxysilane A-1310, Momentive Performance Materials Japan Joint
- polycarbonate diol Duranol T5652, number average molecular weight: 2000, hydroxyl value 56, manufactured by Asahi Kasei Chemicals
- POLYVEST OC800S acid anhydride modified polybutadiene
- a particle-containing crosslinkable polymer except that a ketimine compound (HOK-01, manufactured by Toyo Gosei Co., Ltd.) 10 was used instead of 10 g of the oxazolidine compound (Hardener OZ, manufactured by Sumika Bayer Urethane Co., Ltd.), and 2 g of distilled water was not added.
- a pasty product hereinafter also referred to as “fine-particle-containing crosslinkable polymer 9” that was turbid in ocher color was prepared.
- preminol S-4012 number average molecular weight: 10000, hydroxyl value 11.2, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.
- POLYVEST OC800S acid anhydride modified polybutadiene
- HOK-01 Toyo Gosei Co., Ltd.
- polycarbonate diol Duranol T5652, number average molecular weight: 2000, hydroxyl value 56, manufactured by Asahi Kasei Chemicals
- A-1310 3-isocyanatopropyltriethoxysilane
- polycarbonate diol Duranol T5652, number average molecular weight: 2000, hydroxyl value 56, manufactured by Asahi Kasei Chemicals
- A-1310 3-isocyanatopropyltriethoxysilane
- a hydrolyzable silyl group-terminated acrylic polyether obtained during the preparation of the fine particle-containing crosslinkable polymer 6 was added thereto and mixed.
- 90 g of maleic acid-modified liquid polyisoprene rubber Kerprene LIR-403, number average molecular weight: 34000, manufactured by Kuraray Co., Ltd.
- 60 g of process oil Diiana Process Oil PS-32, manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd.
- oxazolidine Add 10 g of compound (Hardener OZ, manufactured by Sumika Bayer Urethane Co., Ltd.) and 0.5 g of distilled water, stir at 55 ° C.
- fine-particle-containing crosslinkable polymer 12 a pasty product (hereinafter also referred to as “fine-particle-containing crosslinkable polymer 12”) that was turbid in ocher color was prepared.
- fine particles skeleton: polyisoprene, crosslink: amide ester bond
- a particle diameter of 5 to 15 ⁇ m are formed and hydrolyzable. It was confirmed that it was dispersed in a mixture of silyl group-terminated polycarbonate and hydrolyzable silyl group-terminated acrylic polyether. Further, as a result of image processing and 3D profiling of this image, the content (% by mass) of fine particles in the pasty product was about 15%.
- Hydroxyl-terminated liquid polyisoprene Poly ip, number average molecular weight: 2500, hydroxyl value 46.6, manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd.
- A-1310 Momentive Performance Materials Japan Joint
- hydroxyl-terminated polyoxypropylene glycol Preminol S-4012, number average molecular weight: 10,000, hydroxyl value 11.2, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.
- octyltin compound Neostan S-1, 1 g (manufactured by Nitto Kasei Co., Ltd.) was added and stirred at 80 ° C. for 3 hours.
- Hydroxyl-terminated liquid polyisoprene Poly ip, number average molecular weight: 2500, hydroxyl value 46.6, manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd.
- A-1310 Momentive Performance Materials Japan Joint
- hydroxyl-terminated polyoxypropylene glycol (Preminol S-4012, number average molecular weight: 10,000, hydroxyl value 11.2, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), 0.2 g of distilled water, dioctyltin compound (Neostan S-1, 1 g) manufactured by Nitto Kasei Co., Ltd., and stirred at 80 ° C. for 1 hour. Thereafter, 3 g of vinyltrimethoxysilane (A-171, manufactured by Momentive Performance Materials Japan GK) and 2.5 g of polyoxyethylene sorbitan tristearate (Leodol TW-0320V, manufactured by Kao Corporation) were introduced. The mixture was further stirred for 2 hours.
- Preminol S-4012 number average molecular weight: 10,000, hydroxyl value 11.2, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.
- dioctyltin compound (Neostan S-1, 1 g) manufactured by Nitto Kasei Co., Ltd
- EPION S-303S hydrolyzable silyl group-terminated polyisobutylene
- POLYVEST OC800S acid anhydride-modified polybutadiene
- a ketimine compound 2 g of HOK-01 (manufactured by Toyo Gosei Co., Ltd.) and
- fine-particle-containing crosslinkable polymer 17 The mixture was stirred for 8 hours at 0 ° C. to prepare a cloudy pasty product (hereinafter also referred to as “fine-particle-containing crosslinkable polymer 17”).
- fine-particle-containing crosslinkable polymer 17 When this pasty product is observed using a laser microscope VK-8710 (manufactured by Keyence Corporation), fine particles (skeleton: polyoxypropylene glycol, cross-linked: urethane bond) having a particle diameter of 5 to 15 ⁇ m are formed and hydrolyzed. It was confirmed that it was dispersed in the functional silyl group-terminated polyisobutylene. Further, as a result of image processing and 3D profiling of this image, the content (% by mass) of fine particles in the pasty product was about 20%.
- hydroxyl-containing acrylic polyol ARUFON UH-2000, weight average molecular weight 11000, hydroxyl value 20, manufactured by Toagosei Co., Ltd.
- 3-isocyanatopropyltriethoxysilane A-1310, Momentive Performance Materials Japan GK
- Examples 1 to 19 and Comparative Examples 1 to 8> The components shown in Table 1 below were blended in the proportions (parts by mass) shown in Table 1 below. Specifically, the components shown in Table 1 below, excluding sulfur and the vulcanization accelerator, were kneaded for 5 minutes with a 1.7 liter closed mixer and released when the temperature reached 150 ° C. A master batch was obtained. Next, sulfur and a vulcanization accelerator were kneaded with an open roll in the obtained master batch to obtain a rubber composition. Next, the obtained rubber composition was vulcanized at 170 ° C. for 15 minutes in a lamborn abrasion mold (diameter 63.5 mm, disk shape 5 mm thick) to produce a vulcanized rubber sheet.
- NR natural rubber (STR20, glass transition temperature: -65 ° C, manufactured by Bombandit)
- BR Polybutadiene rubber (Nipol BR1220, glass transition temperature: ⁇ 110 ° C., manufactured by ZEON Corporation)
- Carbon black Show black N339 (manufactured by Cabot Japan)
- Silica ULTRASIL VN3 (Evonik Degussa) ⁇
- Silane coupling agent Silane coupling agent (Si69, manufactured by Evonik Degussa) -Fine particle-containing crosslinkable polymer 1-18: produced as described above-Crosslinkable polymer 19: hydrolyzable silyl group-terminated polyoxypropylene glycol (MS polymer S810, manufactured by Kaneka Corporation)
- -Fine particles 1 manufactured as described above-Diene polymer (non-fine particles): liquid polyisoprene rubber (Kuraprene LIR-30, number average molecular weight:
- Comparative Example 2 with a small amount of fine particles (D) has the same performance on ice and wear resistance as Comparative Example 1 prepared without adding fine particles. I understood. Further, it was found that Comparative Example 3 having a large amount of fine particles (D) improved on ice performance but was inferior in wear resistance as compared with Comparative Example 1 prepared without adding fine particles. It was also found that Comparative Examples 4 and 6 in which fine particles having a small particle diameter were blended had a lower performance on ice than Comparative Example 1. Further, it was found that Comparative Examples 5 and 7 containing fine particles having a large particle size had lower performance on ice and wear resistance than Comparative Example 1. Furthermore, it was found that Comparative Example 8 containing a diene polymer that was not finely divided had the same performance on ice and wear resistance as Comparative Example 1.
- Examples 1 to 19 in which predetermined amounts of the crosslinkable oligomer or polymer (C) and fine particles (D) were blended maintained excellent wear resistance equivalent to Comparative Example 1, and improved on-ice performance.
Landscapes
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Abstract
Description
すなわち、本発明は、以下の(1)~(13)を提供する。
カーボンブラックおよび/または白色充填剤(B)30~100質量部と、
上記ジエン系ゴム(A)と相溶しない架橋性オリゴマーまたはポリマー(C)0.3~20質量部と、
平均粒子径が1~200μmの三次元架橋した微粒子(D)0.1~12質量部と、を含有するタイヤ用ゴム組成物。
上記オリゴマーまたはポリマー(d1)が、脂肪族系の重合体または共重合体である上記(4)または(5)に記載のタイヤ用ゴム組成物。
上記微粒子(D)が、上記架橋性オリゴマーまたはポリマー(C)中において、上記オリゴマーまたはポリマー(d1)が有する上記反応性官能基を利用して三次元架橋した微粒子である上記(7)に記載のタイヤ用ゴム組成物。
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、ジエン系ゴム(A)100質量部と、カーボンブラックおよび/または白色充填剤(B)30~100質量部と、上記ジエン系ゴム(A)と相溶しない架橋性オリゴマーまたはポリマー(C)0.3~20質量部と、平均粒子径が1~200μmの三次元架橋した微粒子(D)0.1~12質量部と、を含有するタイヤ用のゴム組成物である。
以下に、本発明のタイヤ用ゴム組成物が含有する各成分について詳細に説明する。
本発明のタイヤ用ゴム組成物に含有するジエン系ゴム(A)は、主鎖に二重結合を有するものであれば特に限定されず、その具体例としては、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、アクリロニトリル-ブタジエンゴム(NBR)、スチレン-ブタジエンゴム(SBR)、スチレン-イソプレンゴム(SIR)、スチレン-イソプレン-ブタジエンゴム(SIBR)等が挙げられる。これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
また、上記ジエン系ゴム(A)は、上述した各ゴムの末端や側鎖がアミノ基、アミド基、シリル基、アルコキシ基、カルボキシ基、ヒドロキシ基、エポキシ基等で変成(変性)された誘導体であってもよい。
これらのうち、タイヤの氷上性能がより良好となる理由から、NR、BR、SBRを用いるのが好ましく、NRおよびBRを併用するのがより好ましい。
ここで、ガラス転移温度は、デュポン社製の示差熱分析計(DSC)を用い、ASTM D3418-82に従い、昇温速度10℃/minで測定した値である。
また、平均ガラス転移温度は、ガラス転移温度の平均値であり、ジエン系ゴムを1種のみ用いる場合は、そのジエン系ゴムのガラス転移温度をいうが、ジエン系ゴムを2種以上併用する場合は、ジエン系ゴム全体(各ジエン系ゴムの混合物)のガラス転移温度をいい、各ジエン系ゴムのガラス転移温度と各ジエン系ゴムの配合割合から平均値として算出することができる。
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、カーボンブラックおよび/または白色充填剤(B)を含有する。
上記カーボンブラックとしては、具体的には、例えば、SAF、ISAF、HAF、FEF、GPE、SRF等のファーネスカーボンブラックが挙げられ、これらを1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
また、上記カーボンブラックは、ゴム組成物の混合時の加工性やタイヤの補強性等の観点から、窒素吸着比表面積(N2SA)が10~300m2/gであるのが好ましく、20~200m2/gであるのがより好ましく、タイヤのウェット性能が向上し、氷上性能がより良好となる理由から、50~150m2/gであるのが好ましく、70~130m2/gであるのがより好ましい。
ここで、N2SAは、カーボンブラック表面への窒素吸着量をJIS K 6217-2:2001「第2部:比表面積の求め方-窒素吸着法-単点法」にしたがって測定した値である。
上記白色充填剤としては、具体的には、例えば、シリカ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、タルク、クレー、アルミナ、水酸化アルミニウム、酸化チタン、硫酸カルシウム等が挙げられ、これらを1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
これらのうち、タイヤの氷上性能がより良好となる理由から、シリカが好ましい。
これらのうち、タイヤの氷上性能が更に良好となり、耐摩耗性もより向上する理由から、湿式シリカが好ましい。
ここで、CTAB吸着比表面積は、シリカ表面への臭化n-ヘキサデシルトリメチルアンモニウムの吸着量をJIS K6217-3:2001「第3部:比表面積の求め方-CTAB吸着法」にしたがって測定した値である。
また、上記カーボンブラックおよび上記白色充填剤を併用する場合、上記白色充填剤の含有量は、上記ジエン系ゴム(A)100質量部に対して、5~85質量部であるのが好ましく、15~75質量部であるのがより好ましい。
本発明のタイヤ用ゴム組成物に含有する架橋性オリゴマーまたはポリマー(C)は、上記ジエン系ゴム(A)に相溶せず、架橋性を有するオリゴマーまたはポリマーであれば特に限定されない。
ここで、「(上記ジエン系ゴムに)相溶しない」とは、上記ジエン系ゴム(A)に包含される全てのゴム成分に対して相溶しないという意味ではなく、上記ジエン系ゴム(A)および上記架橋性オリゴマーまたはポリマー(C)に用いる各々の具体的な成分が互いに非相溶であることをいう。
また、上記ポリエステル系の重合体または共重合体としては、例えば、低分子多価アルコール類(例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール等)と多塩基性カルボン酸(例えば、アジピン酸、セバシン酸、テレフタル酸、イソフタル酸等)との縮合物(縮合系ポリエステルポリオール);ラクトン系ポリオール;等が挙げられる。
また、上記ポリオレフィン系の重合体または共重合体としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンプロピレン共重合体(EPR、EPDM)、ポリブチレン、ポリイソブチレン、水添ポリブタジエン等が挙げられる。
また、上記ポリカーボネート系の重合体または共重合体としては、例えば、ポリオール化合物(例えば、1,6-ヘキサンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール等)とジアルキルカーボネートとのエステル交換反応により得られるもの等が挙げられる。
また、上記アクリル系の重合体または共重合体としては、例えば、アクリルポリオール;アクリレート、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、2-エチルヘキシルアクリレートなどのアクリレートの単独ポリマー;これらアクリレートを2種以上組み合わせたアクリレート共重合体;等が挙げられる。
また、上記植物由来系の重合体または共重合体としては、例えば、ヒマシ油、大豆油などの植物油脂;ポリ乳酸などを改質したポリエステルポリオールなどから誘導される各種エラストマー;等が挙げられる。
ここで、上記シラン官能基は、いわゆる架橋性シリル基とも呼ばれ、その具体例としては、加水分解性シリル基;シラノール基;シラノール基をアセトキシ基誘導体、エノキシ基誘導体、オキシム基誘導体、アミン誘導体などで置換した官能基;等が挙げられる。
これらの官能基のうち、ゴムの加工時に上記架橋性オリゴマーまたはポリマー(C)が適度に架橋され、タイヤの氷上性能が更に良好となり、耐摩耗性もより良好となる理由から、シラン官能基、イソシアネート基、酸無水物基またはエポキシ基を有しているのが好ましく、中でも加水分解性シリル基またはイソシアネート基を有しているのがより好ましい。
これらのうち、加水分解性と貯蔵安定性のバランスが良好となる理由から、アルコキシシリル基であるのが好ましく、具体的には、下記式(1)で表されるアルコキシシリル基であるのがより好ましく、メトキシシリル基、エトキシシリル基であるのが更に好ましい。
(式中、R1は炭素数1~4のアルキル基を表し、R2は水素原子または炭素数1~4のアルキル基を表し、aは1~3の整数を表す。aが2または3の場合、複数のR1はそれぞれ同一であっても異なっていてもよく、aが1の場合、複数のR1はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。)
なお、上記ポリイソシアネート化合物は、分子内にイソシアネート基を2個以上有するものであれば特に限定されず、その具体例としては、TDI(例えば、2,4-トリレンジイソシアネート(2,4-TDI)、2,6-トリレンジイソシアネート(2,6-TDI))、MDI(例えば、4,4′-ジフェニルメタンジイソシアネート(4,4′-MDI)、2,4′-ジフェニルメタンジイソシアネート(2,4′-MDI))、1,4-フェニレンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート、キシリレンジイソシアネート(XDI)、テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI)、トリジンジイソシアネート(TODI)、1,5-ナフタレンジイソシアネート(NDI)、トリフェニルメタントリイソシアネートなどの芳香族ポリイソシアネート;ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート(TMHDI)、リジンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート(NBDI)などの脂肪族ポリイソシアネート;トランスシクロヘキサン-1,4-ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン(H6XDI)、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(H12MDI)などの脂環式ポリイソシアネート;これらのカルボジイミド変性ポリイソシアネート;これらのイソシアヌレート変性ポリイソシアネート;等が挙げられる。
ここで、重量平均分子量および数平均分子量は、いずれもゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により標準ポリスチレン換算により測定するものとする。
本発明のタイヤ用ゴム組成物に含有する微粒子(D)は、平均粒子径が1~200μmの三次元架橋した微粒子である。
上記微粒子(D)の平均粒子径は、タイヤの表面が適度に粗くなり、氷上性能がより良好となる理由から、平均粒子径は1~50μmであるのが好ましく、5~40μmであるのがより好ましい。
ここで、平均粒子径とは、レーザー顕微鏡を用いて測定した円相当径の平均値をいい、例えば、レーザー回折散乱式粒子径分布測定装置LA-300(堀場製作所社製)、レーザー顕微鏡VK-8710(キーエンス社製)などで測定することができる。
上記微粒子(D)を所定量含有することにより、本発明のタイヤ用ゴム組成物をタイヤトレッドに用いたスタッドレスタイヤの氷上性能および耐摩耗性がいずれも良好となる。
これは、上記微粒子(D)の弾性により局所的にかかる歪みが分散され、応力も緩和されるため、氷上性能および耐摩耗性が向上したと考えられる。
ここで、「(上記架橋性オリゴマーまたはポリマー(C)と)相溶しない」とは、上記架橋性オリゴマーまたはポリマー(C)に包含される全ての成分に対して相溶しないという意味ではなく、上記架橋性オリゴマーまたはポリマー(C)および上記オリゴマーまたはポリマー(d1)に用いる各々の具体的な成分が互いに非相溶であることをいう。
ここで、脂肪族系の重合体または共重合体としては、例えば、ポリイソプレン、ポリブタジエン、スチレン-ブタジエン共重合体などの液状ジエン系ポリマー;クロロプレンゴム;ブチルゴム;ニトリルゴム;これらの一部水添物や後述する反応性官能基を有する変成物;等が挙げられる。
また、飽和炭化水素系の重合体または共重合体としては、例えば、水添ポリイソプレン、水添ポリブタジエン、エチレンプロピレン、エピクロルヒドリン、塩素化ポリエチレン、クロロスルフォン化ポリエチレン、水素化ニトリルゴム、ポリイソブチレン、アクリルゴム等が挙げられる。
また、上記ポリカーボネート系の重合体または共重合体としては、例えば、ポリオール化合物(例えば、1,6-ヘキサンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール等)とジアルキルカーボネートとのエステル交換反応により得られるもの等が挙げられる。
また、アクリル系の重合体または共重合体としては、例えば、アクリルポリオール;アクリレート、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、2-エチルヘキシルアクリレートなどのアクリレートの単独ポリマー;これらアクリレートを2種以上組み合わせたアクリレート共重合体;等が挙げられる。
また、植物由来系の重合体または共重合体としては、例えば、ヒマシ油、大豆油などの植物油脂;ポリ乳酸などを改質したポリエステルポリオールなどから誘導される各種エラストマー;等が挙げられる。
ここで、液状ポリイソプレンの市販品としては、例えば、クラプレンLIR-30、クラプレンLIR-50(以上、クラレ社製)、Poly ip(出光興産社製)等が挙げられる。
また、液状ポリブタジエンとしては、クラプレンLBR-305(クラレ社製)などのホモポリマータイプ;Poly bd(出光興産社製)などの1,2-結合型ブタジエンと1,4-結合型ブタジエンとのコポリマータイプ;クラプレンL-SBR-820(クラレ社製)などのエチレンと1,4-結合型ブタジエンと1,2-結合型ブタジエンとのコポリマータイプ;等が挙げられる。
ここで、上記シラン官能基は、いわゆる架橋性シリル基とも呼ばれ、その具体例としては、上記架橋性オリゴマーまたはポリマー(C)が有するシラン官能基と同様、例えば、加水分解性シリル基;シラノール基;シラノール基をアセトキシ基誘導体、エノキシ基誘導体、オキシム基誘導体、アミン誘導体などで置換した官能基;等が挙げられる。
なお、上記オリゴマーまたはポリマー(d1)を三次元架橋させた後においては、上記架橋性オリゴマーまたはポリマー(C)は、上記オリゴマーまたはポリマー(d1)と同一の反応性官能基(例えば、カルボキシ基、加水分解性シリル基など)を有していてもよく、既に有している官能性官能基を上記オリゴマーまたはポリマー(d1)と同一の反応性官能基に変成してもよい。
これらの官能基のうち、上記オリゴマーまたはポリマー(d1)の三次元架橋が容易に進行する理由から、水酸基、シラン官能基、カルボキシ基または酸無水物基を有しているのが好ましく、カルボキシ基または酸無水物基を有しているのがより好ましい。
ここで、カルボキシ基を有している液状ポリイソプレンの市販品としては、例えば、クラプレンLIR-410(イソプレン-マレイン酸モノメチルエステル変性イソプレン共重合体、数平均分子量:25000、クラレ社製)等が挙げられ、酸無水物基を有している液状ポリイソプレンの市販品としては、例えば、クラプレンLIR-403(イソプレン-無水マレイン酸変性イソプレン共重合体、数平均分子量:34000、クラレ社製)等が挙げられる。
ここで、重量平均分子量または数平均分子量は、いずれもゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により標準ポリスチレン換算により測定するものとする。
上記架橋性オリゴマーまたはポリマー(C)中で上記オリゴマーまたはポリマー(d1)を三次元架橋させ微粒子(D)を調製する方法は、例えば、上記オリゴマーまたはポリマー(d1)が有する上記反応性官能基を利用して三次元架橋する方法等が挙げられ、具体的には、上記反応性官能基を有する上記オリゴマーまたはポリマー(d1)と、水、触媒および上記反応性官能基と反応する官能基を有する化合物からなる群から選択される少なくとも1種の成分(d2)と、を反応させて三次元架橋させる方法等が挙げられる。
上記シラノール縮合触媒としては、具体的には、例えば、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジオレート、ジブチル錫ジアセテート、テトラブチルチタネート、オクタン酸第一錫等が挙げられる。
上記水酸基含有化合物としては、1分子中に水酸基を2個以上有する化合物であれば、その分子量および骨格等について限定されず、例えば、低分子多価アルコール類、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、その他のポリオール、これらの混合ポリオール等が挙げられる。
上記シラノール化合物としては、具体的には、例えば、tert-ブチルジメチルシラノール、ジフェニルメチルシラノール、シラノール基を有するポリジメチルシロキサン、シラノール基を有する環状ポリシロキサン等が挙げられる。
上記ヒドロシラン化合物としては、具体的には、例えば、1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン、1,3,5,7-テトラメチルテトラシクロシロキサン、1,3,5,7,8-ペンタメチルペンタシクロシロキサン等が挙げられる。
上記ジイソシアネート化合物としては、具体的には、例えば、TDI(例えば、2,4-トリレンジイソシアネート(2,4-TDI)、2,6-トリレンジイソシアネート(2,6-TDI))、MDI(例えば、4,4′-ジフェニルメタンジイソシアネート(4,4′-MDI)、2,4′-ジフェニルメタンジイソシアネート(2,4′-MDI))、1,4-フェニレンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート、キシリレンジイソシアネート(XDI)、テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI)、トリジンジイソシアネート(TODI)、1,5-ナフタレンジイソシアネート(NDI)、トリフェニルメタントリイソシアネートなどの芳香族ポリイソシアネート;ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート(TMHDI)、リジンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアナートメチル(NBDI)などの脂肪族ポリイソシアネート;等が挙げられる。
上記アミン化合物としては、1分子中にアミノ基を有する化合物であれば、その分子量および骨格等について限定されず、例えば、ブチルアミン、ヘキシルアミン、オクチルアミン、ドデシルアミン、オレイルアミン、シクロヘキシルアミン、ベンジルアミンなどの第1級アミン;ジブチルアミンなどの第2級アミン;ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、グアニジン、ジフェニルグアニジン、キシリレンジアミンなどのポリアミン;等が挙げられる。
これらの化合物としては、具体的には、例えば、潜在性硬化剤として従来公知のものを用いることができ、中でも、オキサゾリジン化合物および/またはケチミン化合物を用いるのが好ましい。
このようなオキサゾリジン化合物としては、ハードナーOZ(エステルオキサゾリジン;住化バイエルウレタン社製)等の市販品を使用することもできる。
ケチミンとしては、例えば、ケチミン結合の炭素原子または窒素原子の少なくとも一方の原子のα位に、分岐炭素原子または環員炭素原子が結合した構造を有するものが挙げられる。環員炭素原子としては、例えば、芳香環を構成する炭素原子、脂環を構成する炭素原子が挙げられる。
具体的なケチミンとしては、例えば、(1)ポリアミンとカルボニル化合物との反応物であるケチミン、(2)アミノアルコキシシランとカルボニル化合物との反応物であるケイ素含有ケチミンを挙げることができる。
このようなケチミン化合物としては、jERキュア H3(三菱化学社製)、KBE-9103(信越化学工業社製)等の市販品を使用することもできる。
上記溶媒の使用態様としては、上記オリゴマーまたはポリマー(d1)に良溶媒となり、かつ、上記架橋性オリゴマーまたはポリマー(C)の貧溶媒となる可塑剤、希釈剤、溶剤を用いる態様、および/または、上記記架橋性オリゴマーまたはポリマー(C)の良溶媒となり、かつ、上記オリゴマーまたはポリマー(d1)に貧溶媒となる可塑剤、希釈剤、溶剤を用いる態様が挙げられる。
このような溶媒としては、具体的には、例えば、n-ペンタン、イソペンタン、ネオペンタン、n-ヘキサン、2-メチルペンタン、3-メチルペンタン、2,2-ジメチルブタン、2,3-ジメチルブタン、n-ヘプタン、2-メチルヘキサン、3-メチルヘキサン、2,2-ジメチルペンタン、2,3-ジメチルペンタン、2,4-ジメチルペンタン、3,3-ジメチルペンタン、3-エチルペンタン、2,2,3-トリメチルブタン、n-オクタン、イソオクタンなどの脂肪族炭化水素;シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロペンタンなどの脂環式炭化水素;キシレン、ベンゼン、トルエンなどの芳香族炭化水素;α-ピネン、β-ピネン、リモネンなどのテルペン系有機溶剤等が挙げられる。
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、上述した白色充填剤(特に、シリカ)を含有する場合、タイヤの補強性能を向上させる理由から、シランカップリング剤を含有するのが好ましい。
上記シランカップリング剤を配合する場合の含有量は、上記白色充填剤100質量部に対して、0.1~20質量部であるのが好ましく、4~12質量部であるのがより好ましい。
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、上述した成分以外に、上記ジエン系ゴム(A)、上記カーボンブラックおよび/または白色充填剤(B)、上記架橋性オリゴマーまたはポリマー(C)、および、上記微粒子(D)以外に、炭酸カルシウムなどのフィラー;硫黄等の加硫剤;スルフェンアミド系、グアニジン系、チアゾール系、チオウレア系、チウラム系などの加硫促進剤;酸化亜鉛、ステアリン酸などの加硫促進助剤;ワックス;アロマオイル;老化防止剤;可塑剤;等のタイヤ用ゴム組成物に一般的に用いられている各種のその他添加剤を配合することができる。
これらの添加剤の配合量は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。例えば、ジエン系ゴム(A)100質量部に対して、硫黄は0.5~5質量部、加硫促進剤は0.1~5質量部、加硫促進助剤は0.1~10質量部、老化防止剤は0.5~5質量部、ワックスは1~10質量部、アロマオイルは5~30質量部、それぞれ配合してもよい。
本発明のタイヤ用ゴム組成物の製造方法は、特に限定されず、例えば、上述した各成分を、公知の方法、装置(例えば、バンバリーミキサー、ニーダー、ロール等)を用いて、混練する方法等が挙げられる。
また、本発明のタイヤ用ゴム組成物は、従来公知の加硫または架橋条件で加硫または架橋することができる。
本発明のスタッドレスタイヤ(以下、単に「本発明のタイヤ」ともいう。)は、上述した本発明のタイヤ用ゴム組成物を、タイヤトレッドに用いたスタッドレスタイヤである。
図1に、本発明のスタッドレスタイヤの実施態様の一例を表すタイヤの模式的な部分断面図を示すが、本発明のタイヤは図1に示す態様に限定されるものではない。
また、左右一対のビード部1間においては、繊維コードが埋設されたカーカス層4が装架されており、このカーカス層4の端部はビードコア5およびビードフィラー6の廻りにタイヤ内側から外側に折り返されて巻き上げられている。
また、タイヤトレッド3においては、カーカス層4の外側に、ベルト層7がタイヤ1周に亘って配置されている。
また、ビード部1においては、リムに接する部分にリムクッション8が配置されている。
マレイン酸変性液状ポリイソプレンゴム(クラプレンLIR-403、数平均分子量:34000、クラレ社製)400gと、プロセスオイル(ダイアナプロセスオイルPS-32、出光興産社製)120gと、オキサゾリジン化合物(ハードナーOZ、住化バイエルウレタン社製)16gと、加水分解性シリル基末端ポリオキシプロピレングリコール(MSポリマーS810、カネカ社製)1600gと、水5gとを、同芯二軸ミキサー(井上製作所社製)で、低速36rpm、高速ディスパー600rpmにて、1時間撹拌した。
次いで、これに、プルロニック型非イオン界面活性剤(ニューポールPE-64、三洋化成工業社製)6gと、アミノシラン(A1110、日本ユニカー社製)6gとを添加し、さらに、低速36rpm、高速ディスパー2000rpmで30分間撹拌して、ペースト状生成物(以下、「微粒子含有架橋性ポリマー1」ともいう。)を調製した。
このペースト状生成物を、レーザー顕微鏡VK-8710(株式会社キーエンス製)を用いて観察すると、粒子径5~40μmの微粒子(骨格:ポリイソプレン,架橋:アミドエステル結合)が生成し、加水分解性シリル基末端ポリオキシプロピレングリコール中に分散していることが確認できた。また、この画像を画像処理し、3Dプロファイリングした結果、ペースト状生成物中の微粒子の含有量(質量%)は約22%であった。
微粒子含有架橋性ポリマー1から、架橋性オリゴマーまたはポリマー(C)である加水分解性シリル基末端ポリオキシプロピレングリコールを除去し、分散質であるゲル微粒子(以下、「微粒子1」という。)を得た。
マレイン酸変性液状ポリイソプレンゴム(クラプレンLIR-403、数平均分子量:34000、クラレ社製)6gと、プロセスオイル(ダイアナプロセスオイルPS-32、出光興産社製)2gと、オキサゾリジン化合物(ハードナーOZ,住化バイエルウレタン社製)0.5gと、ポリプロピレングリコール(プレミノールPML-7003、旭硝子社製)90gと、水0.1gとを、練り太郎(シンキー社製)で40分間撹拌した。
次いで、これに、プルロニック型非イオン界面活性剤(ニューポールPE-64、三洋化成工業社製)0.1gを添加し、さらに、30分間撹拌して、ペースト状生成物(以下、「微粒子含有架橋性ポリマー2」ともいう。)を調製した。
このペースト状生成物を、レーザー顕微鏡VK-8710(株式会社キーエンス製)を用いて観察すると、平均粒子径900nm(0.9μm)の微粒子(骨格:ポリイソプレン,架橋:アミドエステル結合)が生成し、ポリプロピレングリコール中に分散していることが確認できた。また、この画像を画像処理し、3Dプロファイリングした結果、ペースト状生成物中の微粒子の含有量(質量%)は約7%であった。
マレイン酸変性液状ポリイソプレンゴム(クラプレンLIR-403、数平均分子量:34000、クラレ社製)200gと、プロセスオイル(ダイアナプロセスオイルPS-32、出光興産社製)100gと、オキサゾリジン化合物(ハードナーOZ、住化バイエルウレタン社製)7gと、ポリプロピレングリコール(プレミノールPML-7003,旭硝子社製)1600gと、水2gとを、同芯二軸ミキサー(井上製作所社製)で、低速36rpm、高速ディスパー600rpmにて、25分間撹拌した。
次いで、これに、プルロニック型非イオン界面活性剤(ニューポールPE-64、三洋化成工業社製)1gと、アミノシラン(KBM-602、信越化学工業社製)2.5gとを添加し、さらに、低速36rpm、高速ディスパー400rpmで10分間撹拌して、ペースト状生成物(以下、「微粒子含有架橋性ポリマー3」ともいう。)を調製した。
このペースト状生成物を、レーザー顕微鏡VK-8710(株式会社キーエンス製)を用いて観察すると、平均粒子径210μmの微粒子(骨格:ポリイソプレン,架橋:アミドエステル結合)が生成し、ポリプロピレングリコール中に分散していることが確認できた。また、この画像を画像処理し、3Dプロファイリングした結果、ペースト状生成物中の微粒子の含有量(質量%)は約14%であった。
水酸基末端液状ポリイソプレン(Poly ip、数平均分子量:2500、水酸基価46.6、出光興産社製)100gと、m-キシリレンジジイソシアネート(タケネート500、三井化学製)5.5gと、プロセスオイル(ダイアナプロセスオイルPS-32、出光興産社製)60gとを、三口フラスコにて80℃で6時間撹拌した。
次いで、50℃に冷却後、加水分解性シリル基末端ポリオキシプロピレングリコール(エクセスターES-S2410、旭硝子社製)850gと、m-キシリレンジジイソシアネート(タケネート500、三井化学製)1.4gと、1,4-ブタンジオール(三菱化学製品)0.9gとを投入し、80℃で30分撹拌した。その後、ポリオキシエチレンソルビタントリステアレート(レオドールTW-0320V、花王社製)2.0gを投入し、4時間撹拌して、白濁したペースト状生成物(以下、「微粒子含有架橋性ポリマー4」ともいう。)を調製した。
このペースト状生成物を、レーザー顕微鏡VK-8710(株式会社キーエンス製)を用いて観察すると、粒子径5~10μmの微粒子(骨格:ポリイソプレン,架橋:ウレタン結合)が生成し、加水分解性シリル基末端ポリオキシプロピレングリコール中に分散していることが確認できた。また、この画像を画像処理し、3Dプロファイリングした結果、ペースト状生成物中の微粒子の含有量(質量%)は約10%であった。
水酸基末端ポリオキシプロピレングリコール(プレミノールS-4012、数平均分子量:10000、水酸基価11.2、旭硝子社製)1000gと、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン(A-1310、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製)51.8gとを三口フラスコに投入し、80℃で8時間撹拌して、加水分解性シリル基末端ポリエーテルを得た。
次いで、50℃に降温後、水酸基末端液状ポリブタジエン(Poly bd R45HT、数平均分子量:2800、水酸基価46.6、出光興産社製)100gと、ポリブテン(H-100、BP-Amoco社製)60gと、m-キシリレンジジイソシアネート(タケネート500、三井化学製)6.0gと、キシリレンジイソシアネートのトリメチロールプロパン付加物の75%酢酸エチル溶液(タケネートD110N、NCO含有量:11.5%、三井武田ケミカル社製)1.0gとを投入し、再び80℃で5時間撹拌して、白濁したペースト状生成物(以下、「微粒子含有架橋性ポリマー5」ともいう。)を調製した。
このペースト状生成物を、レーザー顕微鏡VK-8710(株式会社キーエンス製)を用いて観察すると、粒子径5~10μmの微粒子(骨格:ポリブタジエン,架橋:ウレタン結合)が生成し、加水分解性シリル基末端ポリエーテル中に分散していることが確認できた。また、この画像を画像処理し、3Dプロファイリングした結果、ペースト状生成物中の微粒子の含有量(質量%)は約11%であった。
水酸基含有アクリル系ポリオール(ARUFON UH-2000、重量平均分子量:11000、水酸基価20、東亞合成社製)850gと、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン(A-1310、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製)78.7gとを三口フラスコに投入し、80℃で8時間撹拌し、加水分解性シリル基末端アクリルポリエーテルを得た。
次いで、50℃に降温後、マレイン酸変性液状ポリイソプレンゴム(クラプレンLIR-403、数平均分子量:34000、クラレ社製)88gと、プロセスオイル(ダイアナプロセスオイルPS-32、出光興産社製)64gと、オキサゾリジン化合物(ハードナーOZ、住化バイエルウレタン社製)10gと、蒸留水2gとを添加し、30分間撹拌した。その後、ポリオキシエチレンソルビタントリステアレート(レオドールTW-0320V、花王社製)1gを添加して30分間撹拌し、その後に110℃に昇温し、さらに真空脱泡下の撹拌することにより、白濁したペースト状生成物(以下、「微粒子含有架橋性ポリマー6」ともいう。)を調製した。
このペースト状生成物を、レーザー顕微鏡VK-8710(株式会社キーエンス製)を用いて観察すると、粒子径10~20μmの微粒子(骨格:ポリイソプレン,架橋:アミドエステル結合)が生成し、加水分解性シリル基末端アクリルポリエーテル中に分散していることが確認できた。また、この画像を画像処理し、3Dプロファイリングした結果、ペースト状生成物中の微粒子の含有量(質量%)は約12%であった。
クラプレンLIR-403(クラレ社製)88gおよびダイアナプロセスオイルPS-32(出光興産社製)64gを、酸無水物変成ポリブタジエン(POLYVEST OC800S、数平均分子量:1800~2400、Evonik Degussa GmbH製)152gに代えた以外は、微粒子含有架橋性ポリマー6と同じ方法により、黄白濁したペースト状生成物(以下、「微粒子含有架橋性ポリマー7」ともいう。)を調製した。
このペースト状生成物を、レーザー顕微鏡VK-8710(株式会社キーエンス製)を用いて観察すると、粒子径10~20μmの微粒子(骨格:ポリブタジエン,架橋:アミドエステル結合)が生成し、加水分解性シリル基末端アクリルポリエーテル中に分散していることが確認できた。また、この画像を画像処理し、3Dプロファイリングした結果、ペースト状生成物中の微粒子の含有量(質量%)は約12%であった。
ポリカーボネートジオール(デュラノールT5652、数平均分子量:2000、水酸基価56、旭化成ケミカルズ社製)850gと、酸無水物変成ポリブタジエン(POLYVEST OC800S、数平均分子量:1800~2400、Evonik Degussa GmbH社製)150gと、ケチミン化合物(HOK-01、東洋合成工業社製)10gとを三口フラスコにて60℃で3時間撹拌した。
その後、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン(A-1310、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製)200gを投入し、80℃に昇温して5時間撹拌し、黄白濁したペースト状生成物(以下、「微粒子含有架橋性ポリマー8」ともいう。)を調製した。
このペースト状生成物を、レーザー顕微鏡VK-8710(株式会社キーエンス製)を用いて観察すると、粒子径10~30μmの微粒子(骨格:ポリブタジエン,架橋:アミド結合)が生成し、加水分解性シリル基末端ポリカーボネートジオール中に分散していることが確認できた。また、この画像を画像処理し、3Dプロファイリングした結果、ペースト状生成物中の微粒子の含有量(質量%)は約12%であった。
オキサゾリジン化合物(ハードナーOZ、住化バイエルウレタン社製)10gに代えてケチミン化合物(HOK-01、東洋合成工業社製)10を用い、蒸留水2gを添加しなかった以外は、粒子含有架橋性ポリマー7と同じ方法により、黄土色に濁ったペースト状生成物(以下、「微粒子含有架橋性ポリマー9」ともいう。)を調製した。
このペースト状生成物を、レーザー顕微鏡VK-8710(株式会社キーエンス製)を用いて観察すると、粒子径5~20μmの微粒子(骨格:ポリブタジエン,架橋:アミド結合)が生成し、加水分解性シリル基末端アクリルポリエーテル中に分散していることが確認できた。また、この画像を画像処理し、3Dプロファイリングした結果、ペースト状生成物中の微粒子の含有量(質量%)は約12%であった。
水酸基末端ポリオキシプロピレングリコール(プレミノールS-4012、数平均分子量:10000、水酸基価11.2、旭硝子社製)800gと、酸無水物変成ポリブタジエン(POLYVEST OC800S、数平均分子量:1800~2400、Evonik Degussa GmbH社製)150gと、ケチミン化合物(HOK-01、東洋合成工業社製)10gとを三口フラスコにて60℃で3時間撹拌した。
その後、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン(A-1310、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製)41.4gを投入し、80℃で5時間撹拌して、黄土色に濁ったペースト状生成物(以下、「微粒子含有架橋性ポリマー10」ともいう。)を調製した。
このペースト状生成物を、レーザー顕微鏡VK-8710(株式会社キーエンス製)を用いて観察すると、粒子径10μmの微粒子(骨格:ポリブタジエン,架橋:アミド結合)が生成し、加水分解性シリル基末端ポリプロピレングリコール中に分散していることが確認できた。また、この画像を画像処理し、3Dプロファイリングした結果、ペースト状生成物中の微粒子の含有量(質量%)は約14%であった。
ポリカーボネートジオール(デュラノールT5652、数平均分子量:2000、水酸基価56、旭化成ケミカルズ社製)236gと、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン(A-1310、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製)61gとを三口フラスコに投入し、80℃で6時間撹拌し、加水分解性シリル基末端ポリカーボネートを得た。
室温まで冷却後、これに微粒子含有架橋性ポリマー6の調製途中で得られた加水分解性シリル基末端アクリルポリエーテル553gを追加して混合した。
この混合溶液に、酸無水物変成ポリブタジエン(POLYVEST OC800S、数平均分子量:1800~2400、Evonik Degussa GmbH社製)150gと、オキサゾリ化合物(ハードナーOZ、住化バイエルウレタン社製)18gとを添加し、55℃で1.5時間撹拌し、黄白濁したペースト状生成物(以下、「微粒子含有架橋性ポリマー11」ともいう。)を調製した。
このペースト状生成物を、レーザー顕微鏡VK-8710(株式会社キーエンス製)を用いて観察すると、粒子径5~20μmの微粒子(骨格:ポリブタジエン,架橋:アミドエステル結合)が生成し、加水分解性シリル基末端ポリカーボネートおよび加水分解性シリル基末端アクリルポリエーテルの混合物中に分散していることが確認できた。また、この画像を画像処理し、3Dプロファイリングした結果、ペースト状生成物中の微粒子の含有量(質量%)は約15%であった。
ポリカーボネートジオール(デュラノールT5652、数平均分子量:2000、水酸基価56、旭化成ケミカルズ社製)236gと、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン(A-1310、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製)61gとを三口フラスコに投入し、80℃で6時間撹拌し、加水分解性シリル基末端ポリカーボネートを得た。
室温まで冷却後、これに微粒子含有架橋性ポリマー6の調製途中で得られた加水分解性シリル基末端アクリルポリエーテル553gを追加して混合した。
この混合溶液に、マレイン酸変性液状ポリイソプレンゴム(クラプレンLIR-403、数平均分子量:34000、クラレ社製)90gと、プロセスオイル(ダイアナプロセスオイルPS-32、出光興産社製)60gと、オキサゾリジン化合物(ハードナーOZ、住化バイエルウレタン社製)10gと、蒸留水0.5gとを添加し、55℃で0.5時間撹拌し、その後に100℃に昇温して真空脱泡を1時間行い、黄土色に濁ったペースト状生成物(以下、「微粒子含有架橋性ポリマー12」ともいう。)を調製した。
このペースト状生成物を、レーザー顕微鏡VK-8710(株式会社キーエンス製)を用いて観察すると、粒子径5~15μmの微粒子(骨格:ポリイソプレン,架橋:アミドエステル結合)が生成し、加水分解性シリル基末端ポリカーボネートおよび加水分解性シリル基末端アクリルポリエーテルの混合物中に分散していることが確認できた。また、この画像を画像処理し、3Dプロファイリングした結果、ペースト状生成物中の微粒子の含有量(質量%)は約15%であった。
水酸基末端液状ポリイソプレン(Poly ip、数平均分子量:2500、水酸基価46.6、出光興産社製)120gと、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン(A-1310、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製)24.7gを三口フラスコに投入し、80℃で8時間撹拌し、加水分解性シリル基末端ポリイソプレンを得た。
これに、水酸基末端ポリオキシプロピレングリコール(プレミノールS-4012、数平均分子量:10000、水酸基価11.2、旭硝子社製)850gと、蒸留水0.2gと、オクチル錫化合物(ネオスタンS-1、日東化成社製)1gとを投入し、80℃で3時間撹拌した。その後、110℃に昇温し、真空脱泡を2時間行った後、50℃に冷却してm-キシリレンジジイソシアネート(タケネート500、三井化学製)32.7gを投入し、さらに65℃で12時間撹拌して、白濁したペースト状生成物(以下、「微粒子含有架橋性ポリマー13」ともいう。)を調製した。
このペースト状生成物を、レーザー顕微鏡VK-8710(株式会社キーエンス製)を用いて観察すると、粒子径5~15μmの微粒子(骨格:ポリイソプレン,架橋:シロキサン結合)が生成し、イソシアネート基末端ポリオキシプロピレングリコール中に分散していることが確認できた。また、この画像を画像処理し、3Dプロファイリングした結果、ペースト状生成物中の微粒子の含有量(質量%)は約12%であった。
水酸基末端液状ポリイソプレン(Poly ip、数平均分子量:2500、水酸基価46.6、出光興産社製)120gと、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン(A-1310、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製)24.7gとを三口フラスコに投入し、80℃で8時間撹拌し、加水分解性シリル基末端ポリイソプレンを得た。
これに、水酸基末端ポリオキシプロピレングリコール(プレミノールS-4012、数平均分子量:10000、水酸基価11.2、旭硝子社製)850gと、蒸留水0.2gと、ジオクチル錫化合物(ネオスタンS-1、日東化成社製)1gとを投入し、80℃で1時間撹拌した。その後、ビニルトリメトキシシラン(A-171、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製)3gと、ポリオキシエチレンソルビタントリステアレート(レオドールTW-0320V、花王社製)2.5gとを投入し、さらに2時間撹拌した。その後、110℃に昇温し、真空脱泡を1時間行った後、50℃に冷却して3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン(A-1310、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製)44gを投入して、さらに65℃で12時間撹拌して、白濁したペースト状生成物(以下、「微粒子含有架橋性ポリマー14」ともいう。)を調製した。
このペースト状生成物を、レーザー顕微鏡VK-8710(株式会社キーエンス製)を用いて観察すると、粒子径5~15μmの微粒子(骨格:ポリイソプレン,架橋:シロキサン結合)が生成し、加水分解性シリル基末端ポリオキシプロピレングリコール中に分散していることが確認できた。また、この画像を画像処理し、3Dプロファイリングした結果、ペースト状生成物中の微粒子の含有量(質量%)は約12%であった。
加水分解性シリル基末端ポリオキシプロピレングリコール(MSポリマーS810、カネカ社製)950gに、マレイン酸変性液状ポリイソプレンゴム(クラプレンLIR-403、数平均分子量:34000、クラレ社製)47gと、プロセスオイル(ダイアナプロセスオイルPS-32、出光興産社製)34gと、オキサゾリジン化合物(ハードナーOZ、住化バイエルウレタン社製)2gと、蒸留水0.5gとを三口フラスコにて50℃で60分間撹拌した。その後、ビニルトリメトキシシラン(A-171、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製)0.2gと、ポリオキシエチレンソルビタントリステアレート(レオドールTW-0320V、花王社製)1gとを添加し、30分撹拌して、白濁したペースト状生成物(以下、「微粒子含有架橋性ポリマー15」ともいう。)を調製した。
このペースト状生成物を、レーザー顕微鏡VK-8710(株式会社キーエンス製)を用いて観察すると、粒子径10~30μmの微粒子(骨格:ポリイソプレン,架橋:アミドエステル結合)が生成し、加水分解性シリル基末端ポリオキシプロピレングリコール中に分散していることが確認できた。また、この画像を画像処理し、3Dプロファイリングした結果、ペースト状生成物中の微粒子の含有量(質量%)は約7%であった。
加水分解性シリル基末端ポリイソブチレン(EPION S-303S、カネカ社製)705gに、酸無水物変成ポリブタジエン(POLYVEST OC800S、数平均分子量:1800~2400、Evonik Degussa GmbH社製)60gと、ケチミン化合物(HOK-01、東洋合成工業社製)2gと、蒸留水0.2gとを三口フラスコにて60℃で30分間撹拌した。その後、ビニルトリメトキシシラン(A-171、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製)0.2gと、ポリオキシエチレンソルビタントリステアレート(レオドールTW-0320V、花王社製)0.5gとを添加し、1時間撹拌して、白濁したペースト状生成物(以下、「微粒子含有架橋性ポリマー16」ともいう。)を調製した。
このペースト状生成物を、レーザー顕微鏡VK-8710(株式会社キーエンス製)を用いて観察すると、粒子径1~15μmの微粒子(骨格:ポリブタジエン,架橋:アミド結合)が生成し、加水分解性シリル基末端ポリイソブチレン中に分散していることが確認できた。また、この画像を画像処理し、3Dプロファイリングした結果、ペースト状生成物中の微粒子の含有量(質量%)は約7%であった。
加水分解性シリル基末端ポリイソブチレン(EPION S-303S、カネカ社製)800gに、水酸基末端ポリオキシプロピレングリコール(エクセノール5030、数平均分子量:5000、水酸基価33、旭硝子社製)40gと、水酸基末端ポリオキシプロピレングリコール(エクセノール2020、数平均分子量:2000、水酸基価56、旭硝子社製)160gと、m-キシリレンジジイソシアネート(タケネート500、三井化学製)18.0gとを三口フラスコに投入し、80℃で8時間撹拌し、白濁したペースト状生成物(以下、「微粒子含有架橋性ポリマー17」ともいう。)を調製した。
このペースト状生成物を、レーザー顕微鏡VK-8710(株式会社キーエンス製)を用いて観察すると、粒子径5~15μmの微粒子(骨格:ポリオキシプロピレングリコール,架橋:ウレタン結合)が生成し、加水分解性シリル基末端ポリイソブチレン中に分散していることが確認できた。また、この画像を画像処理し、3Dプロファイリングした結果、ペースト状生成物中の微粒子の含有量(質量%)は約20%であった。
水酸基含有アクリル系ポリオール(ARUFON UH-2000、重量平均分子量11000、水酸基価20、東亞合成社製)280gと、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン(A-1310、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製)25.8gとを三口フラスコに投入し、90℃で6時間撹拌し、加水分解性シリル基末端アクリル系重合体を合成した。
これとは別にポリカーボネートジオール(デュラノールT5652、数平均分子量2000、水酸基価56、旭化成ケミカルズ社製)80gと、キシリレンジイソシアネート(タケネート500、三井化学社製)3.76gとを三口フラスコに投入し、80℃で5時間撹拌し、ポリカーボネート系重合体(a)を合成した。
また、これらとは別に、ポリカーボネートジオール(デュラノールT5652、数平均分子量2000、水酸基価56、旭化成ケミカルズ社製)50gと、キシリレンジイソシアネート(タケネート500、三井化学社製)4.6gとを三口フラスコに投入し、80℃で6時間撹拌し、ポリカーボネート系重合体(b)を合成した。
次いで、先に合成した加水分解性シリル基末端アクリル系重合体263gに、ポリカーボネート系重合体(a)53gとグリセリン0.07gとポリカーボネート系重合体(b)31.7gとを撹拌機付きフラスコに投入し、80℃で3時間撹拌することにより、白濁したペースト状生成物(以下、「微粒子含有架橋性ポリマー18」ともいう。)を調製した。
このペースト状生成物を、レーザー顕微鏡VK-8710(株式会社キーエンス製)を用いて観察すると、粒子径5~15μmの微粒子(骨格:ポリカーボネート,架橋:ウレタン結合)が生成し、加水分解性シリル基末端アクリル系重合体中に分散していることが確認できた。また、この画像を画像処理し、3Dプロファイリングした結果、ペースト状生成物中の微粒子の含有量(質量%)は約20%であった。
下記第1表に示す成分を、下記第1表に示す割合(質量部)で配合した。
具体的には、まず、下記第1表に示す成分のうち硫黄および加硫促進剤を除く成分を、1.7リットルの密閉型ミキサーで5分間混練し、150℃に達したときに放出してマスターバッチを得た。
次に、得られたマスターバッチに硫黄および加硫促進剤をオープンロールで混練し、ゴム組成物を得た。
次に、得られたゴム組成物をランボーン摩耗用金型(直径63.5mm、厚さ5mmの円板状)中で、170℃で15分間加硫して加硫ゴムシートを作製した。
作製した各加硫ゴムシートを偏平円柱状の台ゴムに貼り付け、インサイドドラム型氷上摩擦試験機にて氷上摩擦係数を測定した。測定温度は-1.5℃とし、荷重5.5g/cm3、ドラム回転速度25km/hとした。
試験結果は、以下の式により、比較例1の測定値を100として、指数(インデックス)で表し、第1表の「氷上性能」の欄に記載した。指数が大きいものほど氷上摩擦力が大きく、氷上性能が良好である。
指数=(測定値/比較例1の試験片の氷上摩擦係数)×100
ランボーン摩耗試験機(岩本製作所社製)を用いて、JIS K 6264-2:2005に準拠し、付加力4.0kg/cm3(=39N)、スリップ率30%、摩耗試験時間4分、試験温度を室温の条件で摩耗試験を行い、摩耗質量を測定した。
試験結果は、以下の式により、比較例1の測定値を100として、指数(インデックス)で表し、第1表の「耐摩耗性」の欄に記載した。指数(インデックス)が大きいほど摩耗量が少なく、耐摩耗性が良好である。
指数=(比較例1の試験片の摩耗質量/測定値)×100
・NR:天然ゴム(STR20、ガラス転移温度:-65℃、ボンバンディット社製)
・BR:ポリブタジエンゴム(Nipol BR1220、ガラス転移温度:-110℃、日本ゼオン社製)
・カーボンブラック:ショウブラックN339(キャボットジャパン社製)
・シリカ:ULTRASIL VN3(エボニック・デグッサ社製)
・シランカップリング剤:シランカップリング剤(Si69、エボニック・デグッサ社製)
・微粒子含有架橋性ポリマー1~18:上記のとおり製造したもの
・架橋性ポリマー19:加水分解性シリル基末端ポリオキシプロピレングリコール(MSポリマーS810、カネカ社製)
・微粒子1:上記のとおり製造したもの
・ジエン系ポリマー(非微粒子):液状ポリイソプレンゴム(クラプレンLIR-30、数平均分子量:28000、クラレ社製)
・酸化亜鉛:酸化亜鉛3種(正同化学社製)
・ステアリン酸:ビーズステアリン酸YR(日本油脂社製)
・老化防止剤:アミン系老化防止剤(サントフレックス 6PPD、フレクシス社製)
・ワックス:パラフィンワックス(大内新興化学社製)
・オイル:アロマオイル(エクストラクト4号S、昭和シェル石油社製)
・硫黄:5%油処理硫黄(細井化学社製)
・加硫促進剤:スルフェンアミド系加硫促進剤(サンセラーCM-G、三新化学社製)
また、微粒子(D)の配合量が多い比較例3は、微粒子を配合せずに調製した比較例1と比較して、氷上性能は向上するが、耐摩耗性が劣ることが分かった。
また、粒径の小さい微粒子を配合した比較例4および6は、比較例1よりも氷上性能が低下することが分かった。
また、粒径の大きい微粒子を配合した比較例5および7は、比較例1よりも氷上性能および耐摩耗性が低下することが分かった。
更に、微粒子化していないジエン系ポリマーを配合した比較例8は、氷上性能および耐摩耗性が比較例1と同程度であることが分かった。
ここで、実施例1~4の結果から、予め架橋性オリゴマーまたはポリマー(C)中で微粒子(D)を生成させた実施例1または4の方が、氷上性能がより良好となることが分かった。
また、実施例1および4の結果から、微粒子(D)の含有量が多い方が、氷上性能が更に良好となることが分かった。
2 サイドウォール部
3 タイヤトレッド部
4 カーカス層
5 ビードコア
6 ビードフィラー
7 ベルト層
8 リムクッション
Claims (13)
- ジエン系ゴム(A)100質量部と、
カーボンブラックおよび/または白色充填剤(B)30~100質量部と、
前記ジエン系ゴム(A)と相溶しない架橋性オリゴマーまたはポリマー(C)0.3~30質量部と、
平均粒子径が1~200μmの三次元架橋した微粒子(D)0.1~12質量部と、を含有するタイヤ用ゴム組成物。 - 前記微粒子(D)が、予め前記架橋性オリゴマーまたはポリマー(C)中において、前記架橋性オリゴマーまたはポリマー(C)と相溶しないオリゴマーまたはポリマー(d1)を三次元架橋させた微粒子である請求項1に記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 前記ジエン系ゴム(A)が、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、アクリロニトリル-ブタジエンゴム(NBR)、スチレン-ブタジエンゴム(SBR)、スチレン-イソプレンゴム(SIR)、スチレン-イソプレン-ブタジエンゴム(SIBR)およびこれらの各ゴムの誘導体からなる群から選択される少なくとも1種のゴムを30質量%以上含む請求項1または2に記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 前記架橋性オリゴマーまたはポリマー(C)が、ポリエーテル系、ポリエステル系、ポリオレフィン系、ポリカーボネート系、脂肪族系、飽和炭化水素系、アクリル系もしくは植物由来系の重合体または共重合体である請求項1~3のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 前記オリゴマーまたはポリマー(d1)が、ポリカーボネート系、脂肪族系、飽和炭化水素系、アクリル系もしくは植物由来系の重合体または共重合体である請求項2~4のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 前記架橋性オリゴマーまたはポリマー(C)が、ポリエーテル系、ポリエステル系、ポリオレフィン系、ポリカーボネート系、アクリル系もしくは植物由来系の重合体または共重合体であり、
前記オリゴマーまたはポリマー(d1)が、脂肪族系の重合体または共重合体である請求項4または5に記載のタイヤ用ゴム組成物。 - 前記架橋性オリゴマーまたはポリマー(C)が、水酸基、シラン官能基、イソシアネート基、(メタ)アクリロイル基、アリル基、カルボキシ基、酸無水物基およびエポキシ基からなる群から選択される少なくとも1つ以上の反応性官能基を有する請求項1~6のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 前記オリゴマーまたはポリマー(d1)が、前記架橋性オリゴマーまたはポリマー(C)が有する前記反応性官能基と異なり、かつ、反応しない、水酸基、シラン官能基、イソシアネート基、(メタ)アクリロイル基、アリル基、カルボキシ基、酸無水物基およびエポキシ基からなる群から選択される少なくとも1つ以上の反応性官能基を有し、
前記微粒子(D)が、前記架橋性オリゴマーまたはポリマー(C)中において、前記オリゴマーまたはポリマー(d1)が有する前記反応性官能基を利用して三次元架橋した微粒子である請求項7に記載のタイヤ用ゴム組成物。 - 前記微粒子(D)が、前記反応性官能基を有する前記オリゴマーまたはポリマー(d1)と、水、触媒および前記反応性官能基と反応する官能基を有する化合物からなる群から選択される少なくとも1種の成分(d2)と、を反応させて三次元架橋させた微粒子である請求項8に記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 前記成分(d2)のうち、前記反応性官能基と反応する官能基を有する化合物が、水酸基含有化合物、シラノール化合物、ヒドロシラン化合物、ジイソシアネート化合物、アミン化合物、オキサゾリジン化合物、エナミン化合物およびケチミン化合物からなる群から選択される少なくとも1つの化合物である請求項9に記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 前記微粒子(D)の平均粒子径が1~50μmである請求項1~10のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 前記ジエン系ゴム(A)の平均ガラス転移温度が-50℃以下である請求項1~11のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 請求項1~12のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物をタイヤトレッドに用いるスタッドレスタイヤ。
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