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JP6460730B2 - Vulcanized rubber composition for tire and pneumatic tire - Google Patents

Vulcanized rubber composition for tire and pneumatic tire Download PDF

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JP6460730B2 JP2014225247A JP2014225247A JP6460730B2 JP 6460730 B2 JP6460730 B2 JP 6460730B2 JP 2014225247 A JP2014225247 A JP 2014225247A JP 2014225247 A JP2014225247 A JP 2014225247A JP 6460730 B2 JP6460730 B2 JP 6460730B2
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Description

本発明は、タイヤ用加硫ゴム組成物、及び空気入りタイヤに関する。 The present invention relates to a vulcanized rubber composition for tires and a pneumatic tire.

ゴムの加硫の促進助剤として、酸化亜鉛等の金属酸化物、ステアリン酸等のカルボン酸が一般的に用いられている(例えば、特許文献1)。これらは加硫工程でお互いに反応し、カルボン酸金属塩を形成する。このカルボン酸金属塩が、ゴムの加硫反応を促進させる効果を有する。しかしながら、従来の配合では加硫後も未反応のまま残る金属酸化物が多いことが分かっている。 As rubber rubber vulcanization accelerating aids, metal oxides such as zinc oxide and carboxylic acids such as stearic acid are generally used (for example, Patent Document 1). These react with each other in the vulcanization process to form carboxylic acid metal salts. This metal salt of carboxylic acid has the effect of promoting the vulcanization reaction of rubber. However, it has been found that many conventional metal compounds remain unreacted after vulcanization.

また、カルボン酸金属塩をそのままゴム配合に配合する方法も知られている。 There is also known a method in which a carboxylic acid metal salt is directly blended into a rubber blend.

特開2013−028716号公報JP 2013-028716 A

本発明者が鋭意検討した結果、加硫後も未反応のまま残る金属酸化物が多いのは、配合した金属酸化物とカルボン酸の反応が不十分であり、金属酸化物がゴム中に多く溶け残るためであり、残存した金属酸化物は、架橋の不均一構造の核となり、この架橋の不均一構造がゴム強度(破断時強度、破断時伸び)を低下させることが分かった。
更に、鋭意検討した結果、金属酸化物とカルボン酸の反応が加硫工程の後半に起こると、反応で生成したカルボン酸金属塩の拡散が十分に起こらず、金属酸化物の周りにカルボン酸金属塩濃度の濃い部分が生成し、これが架橋の不均一構造の核になることも分かった。
一方、カルボン酸金属塩そのものをゴムに配合する方法が知られているが、この方法では、金属酸化物の大きな溶け残りやカルボン酸金属塩の濃度不均一を防ぐことができるものの、カルボン酸金属塩はゴムへの溶解度が低く、ゴム表面へブルームするため、タイヤとして成形する際に、部材どうしで接着できないことも分かった。
本発明は、前記課題を解決し、成形する際の接着不良の問題を生じることなく、架橋の不均一構造を減じたタイヤ用加硫ゴム組成物、及び該ゴム組成物を用いた空気入りタイヤを提供することを目的とする。
As a result of intensive studies by the present inventors, there are many metal oxides that remain unreacted even after vulcanization, because the reaction between the compounded metal oxide and the carboxylic acid is insufficient, and there are many metal oxides in the rubber. This is because the remaining metal oxide becomes the nucleus of the heterogeneous structure of cross-linking, and this non-uniform structure of cross-linking reduces the rubber strength (strength at break, elongation at break).
Furthermore, as a result of intensive studies, when the reaction between the metal oxide and the carboxylic acid occurs in the latter half of the vulcanization process, the diffusion of the carboxylic acid metal salt generated by the reaction does not occur sufficiently, and the carboxylic acid metal around the metal oxide. It was also found that a portion with a high salt concentration was formed, which became the nucleus of the heterogeneous structure of the cross-linking.
On the other hand, a method is known in which a carboxylic acid metal salt itself is blended with rubber. This method can prevent a large amount of undissolved metal oxide and non-uniform concentration of the carboxylic acid metal salt. It was also found that the salt cannot be bonded between members when molding as a tire because the salt has low solubility in rubber and blooms on the rubber surface.
The present invention solves the above-mentioned problems and eliminates the problem of poor adhesion at the time of molding, and the vulcanized rubber composition for tires with reduced non-uniform cross-linking structure, and a pneumatic tire using the rubber composition The purpose is to provide.

本発明者は、上述の知見を基に鋭意検討した結果、金属酸化物およびカルボン酸をそれぞれゴムに配合し、混練時には金属酸化物とカルボン酸を未反応のままとすることで、カルボン酸金属塩の生成を抑制し、ひいては、カルボン酸金属塩のゴム表面へのブリードを抑制し、更に、加硫開始後5分以内に金属酸化物を50モル%以上反応させることで、金属酸化物の溶け残りを減らし且つ金属酸化物の反応により生じたカルボン酸金属塩を拡散させる時間を確保することで、架橋の不均一構造を減じることができることを見出した。
すなわち、本発明は、ゴム成分と、金属酸化物と、カルボン酸とを混練し、未加硫ゴム組成物を調製する混練工程と、
上記混練工程により調製された未加硫ゴム組成物を加硫して加硫ゴム組成物を調製する加硫工程とを含む製法により得られたタイヤ用加硫ゴム組成物であって、
上記混練工程において、金属酸化物が実質的に未反応であり、
上記加硫工程において、加硫開始から5分後の金属酸化物の反応率が50モル%以上であり、
架橋の不均一構造に由来する、架橋密な部分の体積分率φcが2.5%以下であるタイヤ用加硫ゴム組成物に関する。
As a result of intensive studies based on the above-mentioned knowledge, the present inventor blended a metal oxide and a carboxylic acid into rubber, and left the metal oxide and the carboxylic acid unreacted during kneading, so that the metal carboxylate Suppression of salt formation, and consequently suppression of bleeding of the carboxylic acid metal salt to the rubber surface, and further reaction of 50 mol% or more of the metal oxide within 5 minutes after the start of vulcanization, It has been found that the heterogeneous structure of crosslinking can be reduced by reducing the undissolved residue and ensuring the time for diffusing the metal carboxylate produced by the reaction of the metal oxide.
That is, the present invention includes a kneading step of kneading a rubber component, a metal oxide, and a carboxylic acid to prepare an unvulcanized rubber composition;
A vulcanized rubber composition for a tire obtained by a method comprising a vulcanization step of vulcanizing an unvulcanized rubber composition prepared by the kneading step to prepare a vulcanized rubber composition,
In the kneading step, the metal oxide is substantially unreacted,
In the vulcanization step, the reaction rate of the metal oxide after 5 minutes from the start of vulcanization is 50 mol% or more,
The present invention relates to a vulcanized rubber composition for tires having a volume fraction φc of 2.5% or less at a cross-linked dense portion derived from a non-uniform cross-linking structure.

上記未加硫ゴム組成物において、ゴム成分100質量部に対する金属酸化物の配合量が1.5〜3.0質量部、カルボン酸の配合量が5.0〜10質量部であることが好ましい。 In the unvulcanized rubber composition, the compounding amount of the metal oxide with respect to 100 parts by mass of the rubber component is preferably 1.5 to 3.0 parts by mass, and the compounding amount of the carboxylic acid is preferably 5.0 to 10 parts by mass. .

上記カルボン酸が、脂肪酸であることが好ましい。 The carboxylic acid is preferably a fatty acid.

上記体積分率φcが、X線又は中性子線を加硫ゴム組成物に照射することにより、X線散乱測定又は中性子散乱測定を下記(式3−1)で表されるqが10nm−1以下の領域で実施し、X線散乱測定又は中性子散乱測定により得られた散乱強度曲線I(q)に対し、下記(式3−2)〜(式3−6)でカーブフィッティングして得られる1nm〜100μmの相関長Ξを持つ散乱体の単位体積あたりの個数Nを用いて算出されたものであることが好ましい。

Figure 0006460730
Figure 0006460730
When the volume fraction φc irradiates the vulcanized rubber composition with X-rays or neutron rays, q represented by the following (formula 3-1) is 10 nm −1 or less. 1 nm obtained by curve fitting with the following (formula 3-2) to (formula 3-6) to the scattering intensity curve I (q) obtained by X-ray scattering measurement or neutron scattering measurement. it is preferable that calculated using the number N c per unit volume of the scatterer having a correlation length .XI c of ~100Myuemu.
Figure 0006460730
Figure 0006460730

上記X線散乱測定が小角X線散乱測定、上記中性子散乱測定が小角中性子散乱測定であることが好ましい。 The X-ray scattering measurement is preferably a small-angle X-ray scattering measurement, and the neutron scattering measurement is preferably a small-angle neutron scattering measurement.

本発明はまた、タイヤ用加硫ゴム組成物を有する空気入りタイヤに関する。 The present invention also relates to a pneumatic tire having a vulcanized rubber composition for tires.

上記タイヤ用加硫ゴム組成物がトレッドゴムであることが好ましい。 The tire vulcanized rubber composition is preferably a tread rubber.

本発明によれば、ゴム成分と、金属酸化物と、カルボン酸とを混練し、未加硫ゴム組成物を調製する混練工程と、上記混練工程により調製された未加硫ゴム組成物を加硫して加硫ゴム組成物を調製する加硫工程とを含む製法により得られたタイヤ用加硫ゴム組成物であって、上記混練工程において、金属酸化物が実質的に未反応であり、上記加硫工程において、加硫開始から5分後の金属酸化物の反応率が50モル%以上であり、架橋の不均一構造に由来する、架橋密な部分の体積分率φcが2.5%以下であるタイヤ用加硫ゴム組成物であるので、成形する際の接着不良の問題を生じることなく、架橋の不均一構造が減じられており、良好なゴム強度(破断時強度、破断時伸び)が得られる。 According to the present invention, a rubber component, a metal oxide, and a carboxylic acid are kneaded to prepare an unvulcanized rubber composition, and the unvulcanized rubber composition prepared by the kneading step is added. A vulcanized rubber composition for a tire obtained by a production method including a vulcanization step of vulcanizing to prepare a vulcanized rubber composition, wherein the metal oxide is substantially unreacted in the kneading step, In the vulcanization step, the reaction rate of the metal oxide after 5 minutes from the start of vulcanization is 50 mol% or more, and the volume fraction φc of the cross-linked dense portion derived from the heterogeneous structure of cross-linking is 2.5. % Of the vulcanized rubber composition for tires, the non-uniform structure of cross-linking is reduced without causing the problem of poor adhesion during molding, and good rubber strength (strength at break, strength at break) Elongation) is obtained.

SANS測定により得られた散乱強度曲線の一例。An example of the scattering intensity curve obtained by SANS measurement.

本発明のタイヤ用加硫ゴム組成物は、ゴム成分と、金属酸化物と、カルボン酸とを混練し、未加硫ゴム組成物を調製する混練工程と、上記混練工程により調製された未加硫ゴム組成物を加硫して加硫ゴム組成物を調製する加硫工程とを含む製法により得られたタイヤ用加硫ゴム組成物であって、上記混練工程において、金属酸化物が実質的に未反応であり、上記加硫工程において、加硫開始から5分後の金属酸化物の反応率が50モル%以上であり、架橋の不均一構造に由来する、架橋密な部分の体積分率φcが2.5%以下である。 The tire vulcanized rubber composition of the present invention comprises a kneading step of kneading a rubber component, a metal oxide, and a carboxylic acid to prepare an unvulcanized rubber composition, and an unvulcanized prepared by the kneading step. A vulcanized rubber composition for a tire obtained by a production method comprising a vulcanization step of preparing a vulcanized rubber composition by vulcanizing a vulcanized rubber composition, wherein the metal oxide is substantially contained in the kneading step. In the above vulcanization process, the reaction rate of the metal oxide after 5 minutes from the start of vulcanization is 50 mol% or more, and the volume fraction of the cross-linked dense part derived from the heterogeneous structure of the cross-linking The rate φc is 2.5% or less.

このように、カルボン酸金属塩ではなく、金属酸化物およびカルボン酸をそれぞれゴム成分と混練し、混練時は金属酸化物とカルボン酸を未反応のままとすることにより、カルボン酸金属塩のゴム表面へのブリードを抑制でき、成形する際の良好な接着性を確保しつつ、更に、加硫開始後5分以内に金属酸化物を50モル%以上反応させることで、金属酸化物の溶け残りを減らし且つ金属酸化物とカルボン酸の反応により生じたカルボン酸金属塩をゴム組成物中に拡散させる時間を確保することで、架橋構造を均一化させ、架橋の不均一構造を減じることができ、良好なゴム強度(破断時強度、破断時伸び)が得られる。 Thus, the rubber of the carboxylic acid metal salt is obtained by kneading the metal oxide and the carboxylic acid with the rubber component instead of the carboxylic acid metal salt, and leaving the metal oxide and the carboxylic acid unreacted during the kneading. Bleeding to the surface can be suppressed, ensuring good adhesion during molding, and further, 50 mol% or more of the metal oxide is reacted within 5 minutes after the start of vulcanization, so that the metal oxide remains undissolved. By ensuring the time for diffusing the carboxylic acid metal salt produced by the reaction between the metal oxide and the carboxylic acid into the rubber composition, the cross-linked structure can be made uniform and the heterogeneous structure of the cross-linked can be reduced. Good rubber strength (strength at break, elongation at break) can be obtained.

(加硫ゴム組成物)
本発明のタイヤ用加硫ゴム組成物は、加硫ゴム中の架橋の不均一構造に由来する、架橋密な部分の体積分率φcが2.5%以下である。これにより、良好なゴム強度(破断時強度、破断時伸び)が得られる。φcは、好ましくは2.0%以下、より好ましくは1.7%以下であり、φcの下限は特に限定されない。
(Vulcanized rubber composition)
The vulcanized rubber composition for tires of the present invention has a volume fraction φc of 2.5% or less at a cross-linked dense part derived from a non-uniform structure of cross-linking in the vulcanized rubber. Thereby, good rubber strength (strength at break, elongation at break) can be obtained. φc is preferably 2.0% or less, more preferably 1.7% or less, and the lower limit of φc is not particularly limited.

(φcの算出方法)
以下、φcの算出方法について説明する。以下の方法により、φcを算出することにより、測定誤差を小さく抑えることが可能となり、高い測定精度でφcを算出できる。具体的には、後述の実施例に記載の方法で測定できる。
(Calculation method of φc)
Hereinafter, a method for calculating φc will be described. By calculating φc by the following method, the measurement error can be suppressed to be small, and φc can be calculated with high measurement accuracy. Specifically, it can measure by the method as described in the below-mentioned Example.

φcの算出は、X線又は中性子線をタイヤ用加硫ゴム組成物に照射し、X線散乱測定又は中性子散乱測定を実施することにより可能である。 The calculation of φc is possible by irradiating the vulcanized rubber composition for tire with X-rays or neutron rays and performing X-ray scattering measurement or neutron scattering measurement.

タイヤ用加硫ゴム組成物の小角X線散乱や小角中性子散乱の測定により、ポリマーの架橋点間距離に相当すると推察される0.1nm〜100μmの相関長ξ、ポリマーの不均一網目構造サイズに相当すると推察される1nm〜100μmの相関長Ξ及びΞを算出するとともに、この相関長Ξを持つ散乱体(不均一網目構造)の単位体積あたりの個数Nを算出することにより、φcの算出を行うことができる。このように、X線散乱や中性子散乱を測定することで、タイヤ用加硫ゴム組成物のφcを精度良く算出できる。 By measuring small-angle X-ray scattering and small-angle neutron scattering of a vulcanized rubber composition for tires, the correlation length ξ of 0.1 nm to 100 μm, which is estimated to correspond to the distance between crosslink points of the polymer, is obtained. By calculating the correlation lengths b b and Ξ c of 1 nm to 100 μm, which are assumed to be equivalent, and calculating the number N c per unit volume of scatterers (non-uniform network structure) having this correlation length Ξ c , φc can be calculated. Thus, by measuring X-ray scattering and neutron scattering, φc of the vulcanized rubber composition for tires can be calculated with high accuracy.

X線散乱測定として、タイヤ用加硫ゴム組成物にX線を照射し散乱強度を測定するSAXS(Small−angle X−ray Scattering 小角X線散乱(散乱角:通常10度以下))測定を好適に採用できる。なお、小角X線散乱では、X線を物質に照射して散乱するX線のうち、散乱角が小さいものを測定することで物質の構造情報が得られ、タイヤ用加硫ゴム組成物のミクロ相分離構造など、数ナノメートルレベルでの規則構造を分析できる。 As X-ray scattering measurement, SAXS (Small-angle X-ray Scattering, small angle X-ray scattering (scattering angle: usually 10 degrees or less)) measurement that measures the scattering intensity by irradiating the vulcanized rubber composition for tire with X-ray is suitable. Can be adopted. In small-angle X-ray scattering, the structural information of a substance can be obtained by measuring X-rays that are scattered by irradiating the substance with X-rays and have a small scattering angle. Regular structures such as phase separation structures at the nanometer level can be analyzed.

SAXS測定から詳細な分子構造情報を得るためには、高いS/N比のX線散乱プロファイルを測定できることが望ましい。そのため、シンクロトロンから放射されるX線は、少なくとも1010(photons/s/mrad/mm/0.1%bw)以上の輝度を有することが好ましい。尚、bwはシンクロトロンから放射されるX線のband widthを示す。このようなシンクロトロンの例として、財団法人高輝度光科学研究センター所有の大型放射光施設SPring−8のビームラインBL03XU、BL20XUが挙げられる。 In order to obtain detailed molecular structure information from the SAXS measurement, it is desirable that an X-ray scattering profile with a high S / N ratio can be measured. Therefore, the X-rays emitted from the synchrotron preferably have a luminance of at least 10 10 (photons / s / mrad 2 / mm 2 /0.1% bw) or more. Note that bw represents the band width of X-rays emitted from the synchrotron. Examples of such synchrotrons include beam lines BL03XU and BL20XU of a large synchrotron radiation facility SPring-8 owned by the High Brightness Optical Science Research Center.

上記X線の輝度(photons/s/mrad/mm/0.1%bw)は、好ましくは1010以上、より好ましくは1012以上である。上限は特に限定されないが、放射線ダメージがない程度以下のX線強度を用いることが好ましい。 The luminance (photons / s / mrad 2 / mm 2 /0.1% bw) of the X-ray is preferably 10 10 or more, more preferably 10 12 or more. Although an upper limit is not specifically limited, It is preferable to use the X-ray intensity below the extent that there is no radiation damage.

また、上記X線の光子数(photons/s)は、好ましくは10以上、より好ましくは10以上である。上限は特に限定されないが、放射線ダメージがない程度以下のX線強度を用いることが好ましい。 Further, the number of photons (photons / s) of the X-ray is preferably 10 7 or more, more preferably 10 9 or more. Although an upper limit is not specifically limited, It is preferable to use the X-ray intensity below the extent that there is no radiation damage.

また、中性子散乱測定として、タイヤ用加硫ゴム組成物に中性子線を照射し散乱強度を測定するSANS(Small−Angle Neutron Scattering 小角中性子散乱(散乱角:通常10度以下))測定を好適に採用できる。なお、小角中性子散乱では、中性子線を物質に照射して散乱する中性子線のうち、散乱角が小さいものを測定することで物質の構造情報が得られ、タイヤ用加硫ゴム組成物のミクロ相分離構造など、数ナノメートルレベルでの規則構造を分析できる。 Moreover, as a neutron scattering measurement, SANS (Small-Angle Neutron Scattering Small Angle Neutron Scattering (scattering angle: usually 10 degrees or less)) measurement in which a vulcanized rubber composition for tires is irradiated with a neutron beam to measure a scattering intensity is suitably employed. it can. In small-angle neutron scattering, the structural information of a substance can be obtained by measuring the neutron beam scattered by irradiating the substance with a neutron beam and having a small scattering angle, and the microphase of the vulcanized rubber composition for tires can be obtained. Analyze ordered structures at the nanometer level, such as separated structures.

SANS測定では、公知の磁気構造や重水素化法を利用した方法を用いることができる。重水素化法を採用する場合、例えば、タイヤ用加硫ゴム組成物を重水素化溶媒により膨潤化し、重水素溶媒中で平衡状態にあるタイヤ用加硫ゴム組成物に中性子線を照射し、散乱強度を測定することができる。ここで、タイヤ用加硫ゴム組成物を膨潤させる重水素化溶媒としては、重水、重水素化ヘキサン、重水素化トルエン、重水素化クロロホルム、重水素化メタノール、重DMSO((DC)S=O)、重水素化テトラヒドロフラン、重水素化アセトニトリル、重水素化ジクロロメタン、重水素化ベンゼン、重水素化N,N−ジメチルホルムアミドなどが挙げられる。 In the SANS measurement, a method using a known magnetic structure or deuteration method can be used. When employing the deuteration method, for example, the vulcanized rubber composition for tires is swollen with a deuterated solvent, and the vulcanized rubber composition for tires in an equilibrium state in the deuterium solvent is irradiated with a neutron beam, Scattering intensity can be measured. Here, as the deuterated solvent for swelling the vulcanized rubber composition for tire, deuterated water, deuterated hexane, deuterated toluene, deuterated chloroform, deuterated methanol, deuterated DMSO ((D 3 C)) 2 S = O), deuterated tetrahydrofuran, deuterated acetonitrile, deuterated dichloromethane, deuterated benzene, deuterated N, N-dimethylformamide and the like.

SANSなどの中性子散乱測定に使用される中性子線は、独立行政法人日本原子力研究開発機構所有のJRR−3研究炉のビームラインSANS−Jなどを使用して得られる。 Neutron rays used for neutron scattering measurement such as SANS can be obtained by using a beam line SANS-J of the JRR-3 research reactor owned by the Japan Atomic Energy Agency.

SAXS測定と同様に、高いS/N比の中性子散乱プロファイルが得られるという点から、上記中性子線の中性子束強度(neutrons/cm/s)は、好ましくは10以上、より好ましくは10以上である。上限は特に限定されないが、放射線ダメージがない程度以下の中性子束強度を用いることが好ましい。 Similar to the SAXS measurement, the neutron flux intensity (neutrons / cm 2 / s) of the neutron beam is preferably 10 3 or more, more preferably 10 4 in that a neutron scattering profile having a high S / N ratio can be obtained. That's it. Although an upper limit is not specifically limited, It is preferable to use the neutron flux intensity below the grade which does not have radiation damage.

X線、中性子散乱測定においては、タイヤ用加硫ゴム組成物のより微細な分子構造を測定する必要があるという点から、上記X線、中性子線を用いて、下記(式3−1)で表されるqが10nm−1以下の領域で測定することが好ましい。前記q(nm−1)の領域は、数値が大きくなるほどより小さな情報が得られる点から望ましいので、該qの領域は、20nm−1以下であることがより好ましい。

Figure 0006460730
In the X-ray and neutron scattering measurement, from the point that it is necessary to measure a finer molecular structure of the vulcanized rubber composition for tire, using the X-ray and neutron beam, It is preferable to measure in the region where q is 10 nm −1 or less. The q (nm −1 ) region is desirable from the viewpoint that smaller information can be obtained as the numerical value increases. Therefore, the q region is more preferably 20 nm −1 or less.
Figure 0006460730

SAXS測定において散乱するX線は、X線検出装置によって検出され、該X線検出装置からのX線検出データを用いて画像処理装置などによって画像が生成される。 X-rays scattered in the SAXS measurement are detected by an X-ray detection device, and an image is generated by an image processing device or the like using X-ray detection data from the X-ray detection device.

X線検出装置としては、例えば、2次元検出器(X線フィルム、原子核乾板、X線撮像管、X線蛍光増倍管、X線イメージインテンシファイア、X線用イメージングプレート、X線用CCD、X線用非晶質体など)、ラインセンサー1次元検出器を使用できる。分析対象となるタイヤ用加硫ゴム組成物の種類や状態などにより、適宜X線検出装置を選択すればよい。 Examples of the X-ray detector include a two-dimensional detector (X-ray film, nuclear dry plate, X-ray imaging tube, X-ray fluorescence intensifier tube, X-ray image intensifier, X-ray imaging plate, X-ray CCD. , Amorphous body for X-rays, etc.), a line sensor one-dimensional detector can be used. What is necessary is just to select an X-ray detection apparatus suitably according to the kind, state, etc. of the vulcanized rubber composition for tires to be analyzed.

画像処理装置としては、X線検出装置によるX線検出データに基づき、通常のX線散乱画像を生成できるものを適宜使用できる。 As the image processing apparatus, an apparatus capable of generating a normal X-ray scattering image based on X-ray detection data obtained by the X-ray detection apparatus can be appropriately used.

SANS測定でもSAXS測定と同様の原理により測定可能であり、散乱する中性子線を中性子線検出装置により検出し、該中性子線検出装置からの中性子線検出データを用いて画像処理装置などによって画像が生成される。ここで、前記と同様、中性子線検出装置としては、公知の2次元検出器や1次元検出器、画像処理装置としては、公知の中性子線散乱画像を生成できるものを使用でき、適宜選択すればよい。 The SANS measurement can be measured by the same principle as the SAXS measurement. The scattered neutron beam is detected by the neutron beam detection device, and the image is generated by the image processing device using the neutron beam detection data from the neutron beam detection device. Is done. Here, as described above, as the neutron beam detection device, a known two-dimensional detector, a one-dimensional detector, and an image processing device that can generate a known neutron scattering image can be used. Good.

次に、タイヤ用加硫ゴム組成物のX線散乱測定、中性子散乱測定で得られた散乱強度曲線の解析法について具体的に説明する。
タイヤ用加硫ゴム組成物について、SAXS測定やSANS測定を実施した場合、例えば、得られた散乱強度曲線を以下の方法で解析することにより、1nm〜100μmの相関長Ξを持つ散乱体(不均一網目構造)の単位体積あたりの個数Nを求めることができる。
Next, the analysis method of the scattering intensity curve obtained by X-ray scattering measurement and neutron scattering measurement of the vulcanized rubber composition for tire will be specifically described.
For the vulcanized rubber composition for tires, when carrying out the SAXS measurements and SANS measurements, for example, by analyzing scattering intensity curve obtained in the following manner, scatterers having correlation length .XI c of 1Nm~100myuemu ( The number Nc per unit volume of (non-uniform network structure) can be determined.

図1などのSAXS測定、SANS測定により得られた散乱強度曲線I(q)に対して、下記(式3−2)〜(式3−6)を用いてカーブフィッティングを行い、フィッティングパラメーターを最小2乗法で求める。

Figure 0006460730
Curve fitting is performed on the scattering intensity curve I (q) obtained by SAXS measurement and SANS measurement in FIG. 1 using the following (Formula 3-2) to (Formula 3-6), and the fitting parameter is minimized. Obtained by the square method.
Figure 0006460730

求められたフィッティングパラメーターのうち、0.1nm〜100μmの相関長ξがポリマーの架橋点距離に相当し、1nm〜100μmの相関長Ξ及びΞがポリマーの不均一網目構造サイズに相当すると推定される。そして前記のとおり、この相関長Ξを持つ散乱体(不均一網目構造)の単位体積あたりの個数Nを用いて、不均一構造の密度から散乱体の体積を算出することにより、φcを算出できる。従って、SAXSなどのX線散乱測定やSANSなど中性子線散乱測定を実施し、(式3−2)〜(式3−6)を用いたカーブフィッティングでNを求めることにより、タイヤ用加硫ゴム組成物のφcの算出が可能となる。 Among the obtained fitting parameters, estimated that the correlation length of 0.1Nm~100myuemu xi] is equivalent to the cross point distance of the polymer, the correlation length .XI b and .XI c of 1nm~100μm corresponds uneven network structure size of the polymer Is done. And as described above, by using the number N c per unit volume scatterers (heterogeneous network structure) having the correlation length .XI c, by calculating the volume of the scatterer from the density of the heterogeneous structure, the φc It can be calculated. Therefore, X-ray scattering measurement such as SAXS or neutron scattering measurement such as SANS is performed, and Nc is obtained by curve fitting using (Formula 3-2) to (Formula 3-6), thereby vulcanizing for tires. The φc of the rubber composition can be calculated.

(加硫ゴム組成物の製造方法)
本発明のタイヤ用加硫ゴム組成物は、ゴム成分と、金属酸化物と、カルボン酸とを混練し、未加硫ゴム組成物を調製する混練工程と、上記混練工程により調製された未加硫ゴム組成物を加硫して加硫ゴム組成物を調製する加硫工程とを含む製法により得られるものである。加硫後のゴム組成物において、上記所定のφcは、上記混練工程において、金属酸化物を実質的に未反応とし、上記加硫工程において、加硫開始から5分後の金属酸化物の反応率を50モル%以上とするとともに、金属酸化物やカルボン酸の配合量、カルボン酸、金属酸化物の配合比、所定の加硫温度等により、付与することが可能になる。
(Method for producing vulcanized rubber composition)
The tire vulcanized rubber composition of the present invention comprises a kneading step of kneading a rubber component, a metal oxide, and a carboxylic acid to prepare an unvulcanized rubber composition, and an unvulcanized prepared by the kneading step. And a vulcanization step of preparing a vulcanized rubber composition by vulcanizing the vulcanized rubber composition. In the rubber composition after vulcanization, the predetermined φc is such that the metal oxide is substantially unreacted in the kneading step, and the reaction of the metal oxide after 5 minutes from the start of vulcanization in the vulcanization step. The rate can be 50 mol% or more, and it can be applied depending on the blending amount of the metal oxide or carboxylic acid, the blending ratio of the carboxylic acid or metal oxide, a predetermined vulcanization temperature, or the like.

以下、本発明のタイヤ用加硫ゴム組成物の製造方法について説明する。 Hereinafter, the manufacturing method of the vulcanized rubber composition for tires of this invention is demonstrated.

<混練工程>
混練工程では、ゴム成分と、金属酸化物と、カルボン酸とをゴム混練装置で混練し、未加硫ゴム組成物を調製する。混練工程は、以下のベース練り工程と、仕上げ練り工程とを含むことが好ましい。なお、ゴム混練装置としては、従来公知のものを使用でき、例えば、バンバリーミキサーやニーダーなどの密閉型設備やオープンロール等が挙げられる。なお、以下に述べる練り工程でも同様の混練機を使用できる。
<Kneading process>
In the kneading step, a rubber component, a metal oxide, and a carboxylic acid are kneaded with a rubber kneader to prepare an unvulcanized rubber composition. The kneading step preferably includes the following base kneading step and finishing kneading step. In addition, as a rubber kneading apparatus, a conventionally well-known thing can be used, For example, closed type equipment, such as a Banbury mixer and a kneader, an open roll, etc. are mentioned. A similar kneader can also be used in the kneading step described below.

<<ベース練り工程>>
ベース練り工程では、例えば、ゴム成分と、金属酸化物と、カルボン酸とをゴム混練装置で混練する。
<< Base kneading process >>
In the base kneading step, for example, a rubber component, a metal oxide, and a carboxylic acid are kneaded with a rubber kneading apparatus.

ベース練り工程では、混練温度は特に限定されないが、配合物の劣化の抑制及び配合物をゴム組成物中により好適に分散させるという観点から、好ましくは110〜180℃、より好ましくは120〜160℃である。混練時間は、特に限定されないが、好ましくは3〜7分間、より好ましくは4〜5分間である。 In the base kneading step, the kneading temperature is not particularly limited, but is preferably 110 to 180 ° C., more preferably 120 to 160 ° C. from the viewpoint of suppressing deterioration of the compound and more favorably dispersing the compound in the rubber composition. It is. The kneading time is not particularly limited, but is preferably 3 to 7 minutes, more preferably 4 to 5 minutes.

ゴム成分としては、例えば、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、エポキシ化天然ゴム(ENR)、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)、クロロプレンゴム(CR)、ブチルゴム(IIR)、スチレン−イソプレン−ブタジエン共重合ゴム(SIBR)、エチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)などのジエン系ゴムが挙げられる。これらジエン系ゴムは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。なかでも、上記所定のφcがより好適に得られるという理由から、NR、IRが好ましい。 Examples of the rubber component include natural rubber (NR), isoprene rubber (IR), butadiene rubber (BR), styrene butadiene rubber (SBR), epoxidized natural rubber (ENR), acrylonitrile butadiene rubber (NBR), chloroprene rubber ( CR), butyl rubber (IIR), styrene-isoprene-butadiene copolymer rubber (SIBR), and ethylene-propylene diene rubber (EPDM). These diene rubbers may be used alone or in combination of two or more. Among these, NR and IR are preferable because the predetermined φc can be more suitably obtained.

金属酸化物としては、例えば、酸化亜鉛、酸化マグネシウム等が挙げられる。これら金属酸化物は単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。なかでも、カルボン酸との反応性が良好であり、加硫促進効果が強く、上記所定のφcがより好適に得られるという理由から、酸化亜鉛が好ましい。 Examples of the metal oxide include zinc oxide and magnesium oxide. These metal oxides may be used alone or in combination of two or more. Among these, zinc oxide is preferable because it has good reactivity with carboxylic acid, has a strong vulcanization acceleration effect, and can more suitably obtain the predetermined φc.

カルボン酸としては、カルボキシ基を有する化合物であれば特に限定されず、アクリル酸、メタクリル酸、脂肪酸等が挙げられる。なかでも、脂肪酸が好ましい。脂肪酸としては、例えば、酪酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ペンタデシル酸、マルガリン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、セロチン酸、モンタン酸、メリシン酸等の飽和脂肪酸;クロトン酸、ミリストレイン酸、パルミトレイン酸、オレイン酸、エイコセン酸、エルカ酸、リノール酸、リノレン酸、アラキドン酸、バクセン酸等の不飽和脂肪酸;等が挙げられる。これらカルボン酸は単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。脂肪酸の炭素数は、上記所定のφcがより好適に得られるという理由から、好ましくは6〜30、より好ましくは8〜25、更に好ましくは10〜22である。
なかでも、飽和脂肪酸が好ましく、ラウリン酸、ミリスチン酸、ステアリン酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、マルガリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、セロチン酸、モンタン酸、メリシン酸がより好ましく、ラウリン酸、ミリスチン酸、ステアリン酸が更に好ましく、ステアリン酸が特に好ましい。
As carboxylic acid, if it is a compound which has a carboxy group, it will not specifically limit, Acrylic acid, methacrylic acid, a fatty acid, etc. are mentioned. Of these, fatty acids are preferred. Examples of fatty acids include butyric acid, caproic acid, enanthic acid, caprylic acid, pelargonic acid, capric acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, arachidic acid, pentadecylic acid, margaric acid, behenic acid, lignoceric acid, Saturated fatty acids such as serotic acid, montanic acid, and melicic acid; unsaturated fatty acids such as crotonic acid, myristoleic acid, palmitoleic acid, oleic acid, eicosenoic acid, erucic acid, linoleic acid, linolenic acid, arachidonic acid, vaccenic acid, etc. Is mentioned. These carboxylic acids may be used alone or in combination of two or more. The number of carbon atoms of the fatty acid is preferably 6 to 30, more preferably 8 to 25, and still more preferably 10 to 22, from the reason that the predetermined φc is more suitably obtained.
Among them, saturated fatty acids are preferable, lauric acid, myristic acid, stearic acid, caproic acid, enanthic acid, caprylic acid, pelargonic acid, capric acid, pentadecylic acid, palmitic acid, margaric acid, arachidic acid, behenic acid, lignoceric acid, Serotic acid, montanic acid, and melissic acid are more preferable, lauric acid, myristic acid, and stearic acid are more preferable, and stearic acid is particularly preferable.

ベース練り工程では、上記成分以外にも、従来ゴム工業で使用される配合剤、例えば、カーボンブラック、シリカ等の補強性充填剤、シランカップリング剤、酸化防止剤、ワックス等のオゾン劣化防止剤、老化防止剤、オイル等の軟化剤等を上記成分と共に混練してもよい。 In the base kneading step, in addition to the above components, compounding agents conventionally used in the rubber industry, for example, reinforcing fillers such as carbon black and silica, silane coupling agents, antioxidants, ozone deterioration inhibitors such as waxes, etc. An anti-aging agent, a softening agent such as oil, and the like may be kneaded with the above components.

ベース練り工程において、金属酸化物と、カルボン酸とを混練しても、通常、カルボン酸金属塩は生成しない。そのため、成形する際の接着不良の問題を生じないようにするために、ベース練り工程において、投入、混練されるカルボン酸金属塩の量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.1質量部以下、より好ましくは0.05質量部以下、更に好ましくは0質量部である。
ベース練り工程において、金属酸化物と、カルボン酸とが反応しない理由は定かではないが、以下のように推測される。金属酸化物と、カルボン酸とをゴム成分が存在しない状況で混合し、混練温度と同様の温度まで昇温しても反応は進行しない。そのため、ゴム成分が何らかの溶媒効果を有している可能性がある。ベース練り工程では、ゴム成分と、金属酸化物及びカルボン酸とが充分に混ざり合っていないため、溶媒効果が得られず、結果として、ベース練り工程では、金属酸化物と、カルボン酸とが反応しないものと推測される。
Even if the metal oxide and the carboxylic acid are kneaded in the base kneading step, a carboxylic acid metal salt is usually not generated. Therefore, in order to avoid the problem of poor adhesion during molding, the amount of the carboxylic acid metal salt charged and kneaded in the base kneading step is preferably 0. 1 mass part or less, More preferably, it is 0.05 mass part or less, More preferably, it is 0 mass part.
The reason why the metal oxide and the carboxylic acid do not react in the base kneading step is not clear, but is presumed as follows. The reaction does not proceed even if the metal oxide and the carboxylic acid are mixed in a state where no rubber component is present and the temperature is raised to the same temperature as the kneading temperature. Therefore, the rubber component may have some solvent effect. In the base kneading process, since the rubber component, the metal oxide and the carboxylic acid are not sufficiently mixed, the solvent effect cannot be obtained. As a result, the metal oxide and the carboxylic acid react in the base kneading process. Presumed not to be.

<<仕上げ練り工程>>
仕上げ練り工程では、例えば、ベース練り工程により混練した混練物と、加硫剤と、加硫促進剤とをゴム混練装置で混練し、未加硫ゴム組成物を調製する。
<< Finish kneading process >>
In the finish kneading step, for example, the kneaded material kneaded in the base kneading step, the vulcanizing agent, and the vulcanization accelerator are kneaded with a rubber kneading device to prepare an unvulcanized rubber composition.

加硫剤及び加硫促進剤が混練される仕上げ練り工程では、混練温度が高くなると加硫が進行するおそれがある。また、金属酸化物とカルボン酸との反応も進行するおそれがある。そのため、仕上げ練り工程では、加硫の進行を抑制するために、混練温度は、好ましくは110℃以下、より好ましくは100℃以下、更に好ましくは90℃以下である。混練温度の下限は特に限定されないが、加硫剤、加硫促進剤をゴム組成物中により好適に分散させるために、好ましくは70℃以上、より好ましくは80℃以上である。混練時間は、特に限定されないが、好ましくは3〜7分間、より好ましくは4〜5分間である。 In the final kneading step in which the vulcanizing agent and the vulcanization accelerator are kneaded, vulcanization may progress if the kneading temperature increases. In addition, the reaction between the metal oxide and the carboxylic acid may proceed. Therefore, in the final kneading step, the kneading temperature is preferably 110 ° C. or lower, more preferably 100 ° C. or lower, and further preferably 90 ° C. or lower in order to suppress the progress of vulcanization. The lower limit of the kneading temperature is not particularly limited, but is preferably 70 ° C. or higher, more preferably 80 ° C. or higher in order to more suitably disperse the vulcanizing agent and vulcanization accelerator in the rubber composition. The kneading time is not particularly limited, but is preferably 3 to 7 minutes, more preferably 4 to 5 minutes.

加硫剤としては、例えば、硫黄、アルキルフェノール・塩化硫黄縮合物等を好適に使用できる。なかでも、硫黄が好ましい。硫黄としては、粉末硫黄、沈降硫黄、コロイド硫黄、不溶性硫黄、高分散性硫黄などが挙げられる。 As the vulcanizing agent, for example, sulfur, alkylphenol / sulfur chloride condensate, and the like can be suitably used. Of these, sulfur is preferable. Examples of sulfur include powdered sulfur, precipitated sulfur, colloidal sulfur, insoluble sulfur, and highly dispersible sulfur.

加硫促進剤としては、例えば、スルフェンアミド系、チアゾール系、チウラム系、チオウレア系、グアニジン系、ジチオカルバミン酸系、アルデヒド−アミン系若しくはアルデヒド−アンモニア系、イミダゾリン系、又はキサンテート系加硫促進剤等が挙げられる。これら加硫促進剤は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。なかでも、スルフェンアミド系加硫促進剤が好ましい。 Examples of the vulcanization accelerator include sulfenamide, thiazole, thiuram, thiourea, guanidine, dithiocarbamic acid, aldehyde-amine or aldehyde-ammonia, imidazoline, or xanthate vulcanization accelerators. Etc. These vulcanization accelerators may be used alone or in combination of two or more. Of these, sulfenamide vulcanization accelerators are preferred.

スルフェンアミド系加硫促進剤としては、具体的に、tert−ブチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(TBBS)、N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(CBS)、N,N−ジシクロヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(DCBS)、N,N−ジイソプロピル−2−ベンゾチアゾールスルフェンアミドなどがあげられる。なかでも、CBSが好ましい。 Specific examples of the sulfenamide-based vulcanization accelerator include tert-butyl-2-benzothiazolylsulfenamide (TBBS), N-cyclohexyl-2-benzothiazolylsulfenamide (CBS), N, N -Dicyclohexyl-2-benzothiazolylsulfenamide (DCBS), N, N-diisopropyl-2-benzothiazolesulfenamide and the like. Of these, CBS is preferable.

(未加硫ゴム組成物)
ここで、上記混練工程(好ましくは上記ベース練り工程及び上記仕上げ練り工程)により調製される未加硫ゴム組成物について説明する。
(Unvulcanized rubber composition)
Here, the unvulcanized rubber composition prepared by the kneading step (preferably the base kneading step and the finishing kneading step) will be described.

上記未加硫ゴム組成物において、ゴム成分100質量部に対する金属酸化物の配合量は、好ましくは1.5〜3.0質量部、より好ましくは1.5〜2.5質量部である。金属酸化物の配合量が上記範囲内であると、上記所定のφcがより好適に得られる。また、1.5質量部未満であると、良好な加硫挙動を得られず、ゴム強度(破断時強度、破断時伸び)が低下するおそれがあり、3.0質量部を超えると、これを反応させるためにカルボン酸を大量に投じる必要があり、カルボン酸がゴム中に溶解しきらずに、ゴム表面にブルームし、タイヤ成形時の接着が困難となるおそれがある。 In the unvulcanized rubber composition, the compounding amount of the metal oxide with respect to 100 parts by mass of the rubber component is preferably 1.5 to 3.0 parts by mass, more preferably 1.5 to 2.5 parts by mass. When the compounding amount of the metal oxide is within the above range, the predetermined φc is more suitably obtained. Further, if it is less than 1.5 parts by mass, good vulcanization behavior cannot be obtained, and rubber strength (strength at break, elongation at break) may be reduced. It is necessary to throw a large amount of carboxylic acid in order to react the carboxylic acid, and the carboxylic acid does not completely dissolve in the rubber but blooms on the rubber surface, which may make adhesion during tire molding difficult.

上記未加硫ゴム組成物において、ゴム成分100質量部に対するカルボン酸の配合量は、5.0〜10質量部、より好ましくは5.0〜8.0質量部である。カルボン酸の配合量が上記範囲内であると、上記所定のφcがより好適に得られる。また、5.0質量部未満であると、配合した金属酸化物を十分に反応させることができず、金属酸化物の溶け残りが多く発生し、架橋の不均一につながるおそれがある。10質量部を超えると、カルボン酸がゴム中に溶解しきらずに、ゴム表面にブルームし、タイヤ成形時の接着が困難となるおそれがある。 In the unvulcanized rubber composition, the blending amount of the carboxylic acid with respect to 100 parts by mass of the rubber component is 5.0 to 10 parts by mass, more preferably 5.0 to 8.0 parts by mass. When the blending amount of the carboxylic acid is within the above range, the predetermined φc is more preferably obtained. On the other hand, if the amount is less than 5.0 parts by mass, the blended metal oxide cannot be sufficiently reacted, and a lot of undissolved metal oxide is generated, which may lead to uneven crosslinking. If the amount exceeds 10 parts by mass, the carboxylic acid may not be completely dissolved in the rubber but blooms on the rubber surface, which may make adhesion during tire molding difficult.

上記未加硫ゴム組成物において、カルボン酸、金属酸化物の配合比(カルボン酸の配合量(質量部)/金属酸化物の配合量(質量部))は、好ましくは3.0〜7.0、より好ましくは4.8〜6.8である。上記比が上記範囲内であると、上記所定のφcがより好適に得られ、より良好なゴム強度(破断時強度、破断時伸び)が得られる。 In the unvulcanized rubber composition, the blending ratio of the carboxylic acid and the metal oxide (the blending amount of the carboxylic acid (parts by mass) / the blending amount of the metal oxide (parts by mass)) is preferably 3.0 to 7. 0, more preferably 4.8 to 6.8. When the ratio is within the above range, the predetermined φc is more suitably obtained, and better rubber strength (strength at break, elongation at break) is obtained.

上記未加硫ゴム組成物において、ゴム成分100質量部に対する補強性充填剤の配合量は、好ましくは5〜150質量部、より好ましくは10〜100質量部である。補強性充填剤の配合量が上記範囲内であると、より良好なゴム強度(破断時強度、破断時伸び)が得られる。 In the unvulcanized rubber composition, the compounding amount of the reinforcing filler with respect to 100 parts by mass of the rubber component is preferably 5 to 150 parts by mass, more preferably 10 to 100 parts by mass. When the compounding amount of the reinforcing filler is within the above range, better rubber strength (strength at break, elongation at break) can be obtained.

上記未加硫ゴム組成物において、ゴム成分100質量部に対する硫黄の配合量は、好ましくは0.5〜8質量部、より好ましくは0.8〜3質量部である。硫黄の配合量が上記範囲内であると、上記所定のφcがより好適に得られる。 In the unvulcanized rubber composition, the compounding amount of sulfur with respect to 100 parts by mass of the rubber component is preferably 0.5 to 8 parts by mass, more preferably 0.8 to 3 parts by mass. When the amount of sulfur is within the above range, the predetermined φc is more suitably obtained.

上記未加硫ゴム組成物において、ゴム成分100質量部に対する加硫促進剤の配合量は、好ましくは0.5〜5質量部、より好ましくは0.8〜3質量部である。加硫促進剤の配合量が上記範囲内であると、上記所定のφcがより好適に得られる。 In the unvulcanized rubber composition, the blending amount of the vulcanization accelerator with respect to 100 parts by mass of the rubber component is preferably 0.5 to 5 parts by mass, more preferably 0.8 to 3 parts by mass. When the blending amount of the vulcanization accelerator is within the above range, the predetermined φc is more preferably obtained.

<加硫工程>
加硫工程では、上記混練工程により調製された未加硫ゴム組成物を加硫して加硫ゴム組成物を調製する。
<Vulcanization process>
In the vulcanization step, the vulcanized rubber composition is prepared by vulcanizing the unvulcanized rubber composition prepared in the kneading step.

加硫温度は、加硫開始から5分後の金属酸化物の反応率を好適に50モル%以上にすることができ、上記所定のφcがより好適に得られるという理由から、好ましくは140℃以上、より好ましくは150℃以上、更に好ましくは155℃以上である。上限は特に限定されないが、好ましくは250℃以下、より好ましくは200℃以下、更に好ましくは180℃以下である。
加硫時間は、特に限定されないが、上記所定のφcがより好適に得られるという理由から、好ましくは10〜30分間、より好ましくは15〜25分間である。
The vulcanization temperature is preferably 140 ° C. for the reason that the reaction rate of the metal oxide after 5 minutes from the start of vulcanization can be preferably 50 mol% or more, and the predetermined φc can be obtained more suitably. As mentioned above, More preferably, it is 150 degreeC or more, More preferably, it is 155 degreeC or more. Although an upper limit is not specifically limited, Preferably it is 250 degrees C or less, More preferably, it is 200 degrees C or less, More preferably, it is 180 degrees C or less.
The vulcanization time is not particularly limited, but is preferably 10 to 30 minutes, more preferably 15 to 25 minutes, because the predetermined φc can be more suitably obtained.

本発明では、上記混練工程において、金属酸化物が実質的に未反応である。すなわち、混練中に、金属酸化物とカルボン酸の反応が抑制され、金属酸化物とカルボン酸が反応してカルボン酸金属塩が生成することが実質的に無いため、カルボン酸金属塩のゴム表面へのブリードを抑制でき、成形する際の良好な接着性を確保できる。
本明細書において、上記混練工程において、金属酸化物が実質的に未反応であるとは、具体的には、上記混練工程終了後の金属酸化物の反応率が、好ましくは5モル%以下、より好ましくは1モル%以下、更に好ましくは0.5モル%以下、特に好ましくは0.1モル%以下、最も好ましくは0モル%(未反応)である。
また、本明細書では、カルボン酸金属塩を使用する場合には、金属酸化物の反応率には、使用した金属酸化物の実際の反応率に加えて、別途配合されたカルボン酸金属塩も金属酸化物の生成物であると仮定して、反応率を算出する。すなわち、金属酸化物の反応率とは、金属酸化物由来の金属、カルボン酸金属塩由来の金属の合計100モル%中、カルボン酸金属塩由来の金属の含有割合(モル%)を意味する。例えば、金属酸化物を全く使用せずにカルボン酸金属塩のみを使用した場合、金属酸化物の反応率は、100モル%である。
In the present invention, the metal oxide is substantially unreacted in the kneading step. That is, during the kneading, the reaction between the metal oxide and the carboxylic acid is suppressed, and the metal oxide and the carboxylic acid do not substantially react to form a carboxylic acid metal salt. Bleed to the surface can be suppressed, and good adhesion during molding can be secured.
In the present specification, the fact that the metal oxide is substantially unreacted in the kneading step specifically means that the reaction rate of the metal oxide after completion of the kneading step is preferably 5 mol% or less, More preferably, it is 1 mol% or less, More preferably, it is 0.5 mol% or less, Especially preferably, it is 0.1 mol% or less, Most preferably, it is 0 mol% (unreacted).
In this specification, when a carboxylic acid metal salt is used, the reaction rate of the metal oxide includes, in addition to the actual reaction rate of the metal oxide used, a carboxylic acid metal salt that is added separately. Assuming that the product is a metal oxide, the reaction rate is calculated. That is, the reaction rate of the metal oxide means the content ratio (mol%) of the metal derived from the carboxylic acid metal salt in a total of 100 mol% of the metal derived from the metal oxide and the metal derived from the carboxylic acid metal salt. For example, when only a carboxylic acid metal salt is used without using any metal oxide, the reaction rate of the metal oxide is 100 mol%.

更に、本発明では、上記加硫工程において、加硫開始から5分後の金属酸化物の反応率が50モル%以上である。これにより、金属酸化物の溶け残りを減らし且つ金属酸化物とカルボン酸の反応により生じたカルボン酸金属塩をゴム組成物中に拡散させる時間を確保することで、架橋の不均一構造を減じることができ、良好なゴム強度(破断時強度、破断時伸び)が得られる。
加硫開始から5分後の金属酸化物の反応率は、好ましくは60モル%以上、より好ましくは70モル%以上、更に好ましくは80モル%以上、特に好ましくは90モル%以上である。該反応率の上限は特に限定されず、100モル%であってもよい。
なお、本明細書において、加硫開始、すなわち、加硫時間0分とは、未加硫状態のゴムを加硫機に投入した瞬間を意味する。
加硫開始から5分後の金属酸化物の反応率を上記範囲内とするため、例えば、金属酸化物の配合量やカルボン酸の配合量を上記量としたり、カルボン酸、金属酸化物の配合比を上記範囲内としたり、加硫温度を上記温度としたりすればよい。
Furthermore, in this invention, in the said vulcanization | cure process, the reaction rate of the metal oxide 5 minutes after a vulcanization start is 50 mol% or more. This reduces the undissolved structure of the cross-linking by reducing the undissolved residue of the metal oxide and ensuring time for diffusing the carboxylic acid metal salt generated by the reaction of the metal oxide and the carboxylic acid into the rubber composition. And good rubber strength (strength at break, elongation at break) can be obtained.
The reaction rate of the metal oxide after 5 minutes from the start of vulcanization is preferably 60 mol% or more, more preferably 70 mol% or more, still more preferably 80 mol% or more, and particularly preferably 90 mol% or more. The upper limit of the reaction rate is not particularly limited, and may be 100 mol%.
In the present specification, the start of vulcanization, that is, the vulcanization time of 0 minutes means the moment when unvulcanized rubber is put into the vulcanizer.
In order to make the reaction rate of the metal oxide 5 minutes after the start of vulcanization within the above range, for example, the blending amount of the metal oxide or the blending amount of the carboxylic acid is set to the above amount or the blending of the carboxylic acid and the metal oxide The ratio may be set within the above range, or the vulcanization temperature may be set to the above temperature.

本明細書において、金属酸化物の反応率は、ゴム組成物中に残存する金属酸化物を定量することにより算出される。金属酸化物の定量は、X線吸収微細構造法(XAFS法)により行うことができ、具体的には、実施例に記載の方法により行うことができる。 In the present specification, the reaction rate of the metal oxide is calculated by quantifying the metal oxide remaining in the rubber composition. The quantitative determination of the metal oxide can be performed by an X-ray absorption fine structure method (XAFS method), and specifically by the method described in the examples.

X線吸収微細構造法(XAFS法)は、X線エネルギーで走査するため光源には連続X線発生装置が必要であり、詳細な化学状態を解析するには高いS/N比及びS/B比のX線吸収スペクトルを測定する必要がある。
また、X線散乱法(SAXS法)とX線吸収微細構造法(XAFS法)を連続測定するためには、1サイクルに必要な測定時間を短くすることが必要であり、そのためには、本測定には、シンクロトロンもしくは直線加速器から放射される高輝度X線が必要である。
そのため、シンクロトロンもしくは直線加速器から放射されるX線は、少なくとも1010[photons/sec/mrad/mm/0.1%bw]以上の輝度を有し、且つ連続X線源であるため、XAFS測定には最適である。尚、bwはシンクロトロンまたは直線加速器から放射されるX線のband widthを示す。
Since the X-ray absorption fine structure method (XAFS method) scans with X-ray energy, the light source requires a continuous X-ray generator, and a high S / N ratio and S / B are required to analyze a detailed chemical state. It is necessary to measure the X-ray absorption spectrum of the ratio.
Also, in order to continuously measure the X-ray scattering method (SAXS method) and the X-ray absorption fine structure method (XAFS method), it is necessary to shorten the measurement time required for one cycle. The measurement requires high-intensity X-rays emitted from a synchrotron or a linear accelerator.
Therefore, the X-rays emitted from the synchrotron or the linear accelerator have a luminance of at least 10 10 [photons / sec / mrad 2 / mm 2 /0.1% bw] or more and are a continuous X-ray source. It is optimal for XAFS measurement. In addition, bw shows the band width of the X-ray radiated | emitted from a synchrotron or a linear accelerator.

上記高輝度X線の輝度[photons/sec/mrad/mm/0.1%bw]は、好ましくは1010以上、より好ましくは1012以上である。上限は特に限定されないが、放射線ダメージがない程度以下のX線強度を用いることが好ましい。 The luminance [photons / sec / mrad 2 / mm 2 /0.1% bw] of the high-intensity X-ray is preferably 10 10 or more, more preferably 10 12 or more. Although an upper limit is not specifically limited, It is preferable to use the X-ray intensity below the extent that there is no radiation damage.

上記高輝度X線の光子数は、好ましくは10[photons/sec]以上、より好ましくは10以上である。上限は特に限定されないが、放射線ダメージがない程度以下のX線強度を用いることが好ましい。 The number of photons of the high-intensity X-ray is preferably 10 7 [photons / sec] or more, more preferably 10 9 or more. Although an upper limit is not specifically limited, It is preferable to use the X-ray intensity below the extent that there is no radiation damage.

X線散乱(SAXS法)を測定する際のX線エネルギーは配合される化合物による異常分散効果の影響を受けない範囲に限定され、具体的には(式1)中の異常分散項の実部f’(E)が−2以上の範囲であり、この範囲外のX線エネルギーでSAXSを測定すると、配合されている亜鉛による異常分散効果の為、正確な散乱パターンを得ることができない。
(式1) f(Q、E)=f(Q)+f’(E)+iF’’(E)
f(Q、E):原子散乱因子
(Q):トムソン散乱因子
f’(E):異常分散項の実部
F’’(E):異常分散項の虚部
i:虚数
The X-ray energy when measuring X-ray scattering (SAXS method) is limited to a range not affected by the anomalous dispersion effect by the compound to be blended, and specifically, the real part of the anomalous dispersion term in (Equation 1) When f '(E) is in the range of -2 or more and SAXS is measured with X-ray energy outside this range, an accurate scattering pattern cannot be obtained due to the anomalous dispersion effect of the blended zinc.
(Formula 1) f (Q, E) = f 0 (Q) + f ′ (E) + iF ″ (E)
f (Q, E): atomic scattering factor f 0 (Q): Thomson scattering factor f ′ (E): real part F ″ (E) of anomalous dispersion term i: imaginary part of anomalous dispersion term

X線吸収微細構造法(XAFS法)を行う際に、X線で走査するエネルギー範囲は配合されている無機化合物のうち、同定を行いたい無機化合物のK殻の吸収端を含むことが望ましく、具体的には(式1)中の異常分散項の実部f’(E)が−2以上の範囲であり、この範囲外であると、無機化合物のK殻の吸収端を走査することができず、上記高分子材料中の化合物を同定することができない。 When performing the X-ray absorption fine structure method (XAFS method), it is desirable that the energy range scanned with X-rays includes the K-shell absorption edge of the inorganic compound to be identified among the blended inorganic compounds, Specifically, the real part f ′ (E) of the anomalous dispersion term in (Equation 1) is in the range of −2 or more, and if it is outside this range, the absorption edge of the K shell of the inorganic compound can be scanned. It is impossible to identify the compound in the polymer material.

XAFSの測定方法には次の3つの方法が代表的に用いられている。本発明の実施例では、透過法を用いて実施したが、これに限定されるものではなく、様々な検出方法を用いてもよく、組み合わせて同時計測してもよい。
(透過法)
試料を透過してきたX線強度を検出する方法である。透過光強度測定には、フォトダイオードアレイ検出器などが用いられる。
(蛍光法)
試料にX線を照射した際に発生する蛍光X線を検出する方法である。前記透過法の場合、試料中の含有量が少ない元素のX線吸収測定を行うと、シグナルが小さい上に含有量の多い元素のX線吸収によりバックグラウンドが高くなるためS/B比の悪いスペクトルとなる。それに対し蛍光法(特にエネルギー分散型検出器などを用いた場合)では、目的とする元素からの蛍光X線のみを測定することが可能であるため、含有量が多い元素の影響が少ない。そのため、含有量が少ない元素のX線吸収スペクトル測定を行う場合に有効的である。また、蛍光X線は透過力が強い(物質との相互作用が小さい)ため、試料内部で発生した蛍光X線を検出することが可能となる。そのため、本手法は透過法に次いでバルク情報を得る方法として最適である。
(電子収量法)
試料にX線を照射した際に流れる電流を検出する方法である。そのため試料が導電物質である必要がある。高分子材料は絶縁物であるため、今まで高分子材料のX線吸収測定は、蒸着やスピンコートなどによって試料をごく薄く基板に乗せた物を用いることがほとんどだったが、本発明では、高分子材料をミクロトームで100μm以下、好ましくは10μm以下、より好ましくは1μm以下、更に好ましくは500nm以下に加工(カット)することでS/B比及びS/N比の高い測定を実現できる。
The following three methods are typically used as the XAFS measurement method. In the embodiments of the present invention, the transmission method is used. However, the present invention is not limited to this, and various detection methods may be used, or simultaneous measurement may be performed in combination.
(Transmission method)
This is a method for detecting the X-ray intensity transmitted through a sample. For measurement of transmitted light intensity, a photodiode array detector or the like is used.
(Fluorescence method)
This is a method for detecting fluorescent X-rays generated when a sample is irradiated with X-rays. In the case of the transmission method, when X-ray absorption measurement of an element having a small content in a sample is performed, the background is increased due to the X-ray absorption of an element having a small content and a large content, so that the S / B ratio is poor. It becomes a spectrum. On the other hand, in the fluorescence method (especially when an energy dispersive detector or the like is used), it is possible to measure only the fluorescent X-rays from the target element, so that the influence of the element having a large content is small. Therefore, it is effective when measuring an X-ray absorption spectrum of an element having a small content. In addition, since fluorescent X-rays have strong penetrating power (low interaction with substances), it is possible to detect fluorescent X-rays generated inside the sample. Therefore, this method is the most suitable method for obtaining bulk information after the transmission method.
(Electron yield method)
This is a method for detecting a current flowing when a sample is irradiated with X-rays. Therefore, the sample needs to be a conductive material. Since the polymer material is an insulator, until now, the X-ray absorption measurement of the polymer material has mostly used a sample with a sample placed on a substrate by vapor deposition or spin coating, but in the present invention, A high S / B ratio and S / N ratio measurement can be realized by processing (cutting) the polymer material into a microtome of 100 μm or less, preferably 10 μm or less, more preferably 1 μm or less, and even more preferably 500 nm or less.

本発明の空気入りタイヤは、上記タイヤ用加硫ゴム組成物(加硫ゴム)を有する。該加硫ゴムとしては、特に限定されず、トレッドゴム、サイドウォールゴム、ブレーカーゴム、カーカスゴム、バンドゴム、クリンチゴム、ビードエイペックスゴム、インナーライナーゴム等が挙げられる。なかでも、トレッドゴムが好ましい。 The pneumatic tire of this invention has the said vulcanized rubber composition (vulcanized rubber) for tires. The vulcanized rubber is not particularly limited, and examples thereof include tread rubber, sidewall rubber, breaker rubber, carcass rubber, band rubber, clinch rubber, bead apex rubber, and inner liner rubber. Of these, tread rubber is preferable.

本発明の空気入りタイヤは、上記未加硫ゴム組成物を用い、通常の方法により空気入りタイヤを製造できる。すなわち、上記混練工程により得られた未加硫ゴム組成物をタイヤ部材の形状に合わせて押し出し加工し、タイヤ成型機上にて通常の方法にて成形し、他のタイヤ部材とともに貼り合わせ、未加硫タイヤを形成する。この未加硫タイヤを上記加硫工程により、加硫機中で加熱加圧してタイヤを製造できる。 The pneumatic tire of this invention can manufacture a pneumatic tire by a normal method using the said unvulcanized rubber composition. That is, the unvulcanized rubber composition obtained by the kneading step is extruded according to the shape of the tire member, molded by a normal method on a tire molding machine, and bonded together with other tire members. Form a vulcanized tire. The unvulcanized tire can be manufactured by heating and pressing the unvulcanized tire in a vulcanizer by the vulcanization step.

実施例に基づいて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。
以下に、実施例で用いた各種薬品について説明する。
イソプレンゴム(IR):日本ゼオン(株)製のニッポールIR 2200
酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)製の亜鉛華1号
ステアリン酸:和光純薬工業(株)製のステアリン酸
ラウリン酸:和光純薬工業(株)製のラウリン酸
ミリスチン酸:和光純薬工業(株)製のミリスチン酸
ステアリン酸亜鉛:和光純薬工業(株)製のステアリン酸亜鉛
酸化マグネシウム:和光純薬工業(株)製の酸化マグネシウム
硫黄:軽井沢硫黄(株)製の粉末硫黄
加硫促進剤:大内新興化学工業(株)製のノクセラーCZ(N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド)
The present invention will be specifically described based on examples, but the present invention is not limited to these examples.
The various chemicals used in the examples are described below.
Isoprene rubber (IR): Nippon IR 2200 manufactured by Zeon Corporation
Zinc oxide: Zinc Hua No. 1 manufactured by Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. Stearic acid: Stearic acid lauric acid manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd .: Lauric acid myristic acid manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd .: Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Zinc myristate manufactured by: Zinc stearate manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Magnesium stearate manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd .: Magnesium oxide sulfur manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd .: Sulfur powder vulcanized by Karuizawa Sulfur Co., Ltd. Accelerator: Noxeller CZ (N-cyclohexyl-2-benzothiazolylsulfenamide) manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Industry Co., Ltd.

(加硫ゴム組成物の製造)
(ベース練り工程)
1.7Lバンバリーミキサーを用いて、IR100質量部に対して、表1に示す成分を表1に示す量混練した(混練温度:150℃、混練時間:5分)。
(仕上げ練り工程)
ベース練り工程により混練した混練物(IR100質量部)と、硫黄1.0質量部と、加硫促進剤1.0質量部とを2軸オープンロールで混練し、未加硫ゴム組成物を調製した(混練温度:90℃、混練時間:5分)。
(加硫工程)
加硫工程では、仕上げ練り工程により調製された未加硫ゴム組成物を160℃で20分間加硫して加硫ゴム組成物を調製した。なお、比較例4のみ加硫温度を135℃とした。
(Manufacture of vulcanized rubber composition)
(Base kneading process)
The components shown in Table 1 were kneaded in amounts shown in Table 1 with respect to 100 parts by mass of IR using a 1.7 L Banbury mixer (kneading temperature: 150 ° C., kneading time: 5 minutes).
(Finish kneading process)
A kneaded product (IR 100 parts by mass) kneaded in the base kneading step, 1.0 part by mass of sulfur, and 1.0 part by mass of a vulcanization accelerator are kneaded with a biaxial open roll to prepare an unvulcanized rubber composition. (Kneading temperature: 90 ° C., kneading time: 5 minutes).
(Vulcanization process)
In the vulcanization step, a vulcanized rubber composition was prepared by vulcanizing the unvulcanized rubber composition prepared in the finish kneading step at 160 ° C. for 20 minutes. In Comparative Example 4 only, the vulcanization temperature was 135 ° C.

得られた未加硫ゴム組成物、加硫ゴム組成物について、下記の評価を行い、試験結果を表1に示した。 The obtained unvulcanized rubber composition and vulcanized rubber composition were evaluated as follows, and the test results are shown in Table 1.

<加硫速度t10>
各未加硫ゴム組成物について、JIS K6300に記載されている振動式加硫試験機(キュラストメーター)を用い、測定温度160℃で加硫試験を行って、時間とトルクとをプロットした加硫速度曲線を得た。加硫速度曲線のトルクの最小値をML、最大値をMH、その差(MH−ML)をMEとしたとき、ML+0.1MEに到達する時間t10(分)を算出した。
<Vulcanization speed t10>
Each unvulcanized rubber composition was subjected to a vulcanization test at a measurement temperature of 160 ° C. using a vibration type vulcanization tester (curlastometer) described in JIS K6300, and time and torque plotted. A sulfur velocity curve was obtained. When the minimum value of the torque of the vulcanization rate curve is ML, the maximum value is MH, and the difference (MH−ML) is ME, time t10 (minute) to reach ML + 0.1ME was calculated.

<表面ブルームによる成形接着可否(粘着性試験)>
(株)東洋精機製作所製のPICMA・タックテスタを用いて、上昇スピード30mm/min、測定時間2.5秒間の条件下で、温度23℃、湿度55%での未加硫ゴム組成物の粘着力(N)を測定した。
粘着力が1.5N未満の場合に、成形不可、1.5N以上の場合に、成形可と判断した。
<Mold adhesion by surface bloom (adhesion test)>
Adhesive strength of an unvulcanized rubber composition at a temperature of 23 ° C. and a humidity of 55% under conditions of a rising speed of 30 mm / min and a measurement time of 2.5 seconds using a PICMA / tack tester manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd. (N) was measured.
When the adhesive strength was less than 1.5N, it was judged that molding was impossible, and when it was 1.5N or more, molding was possible.

<酸化亜鉛とステアリン酸亜鉛の定量>
未加硫ゴム組成物、加硫工程開始5分後のゴム組成物について、X線吸収微細構造法(XAFS法)を用いて、ゴム組成物中に残存する酸化亜鉛とステアリン酸亜鉛の定量を行い、酸化亜鉛の定量値に基づいて、金属酸化物(酸化亜鉛)の反応率を算出した。
(XAFS装置)
SPring−8 BL08B2に設置のXAFS装置
(条件)
高輝度X線のエネルギーを9000eV〜10500eVの範囲で走査し、亜鉛原子のK殻吸収端および広域の振動成分スペクトルを測定した。これをXANES(X−ray Absorption Near Edge Structure: X線吸収端近傍構造)と呼ばれる領域である、9600eV〜9700eVと、EXAFS(Extended X−ray Absorption Fine Structure: 広域X線吸収微細構造)と呼ばれる、9700eV〜10500eVの範囲とに分離した。
そして、XANESは亜鉛化合物の標準試料スペクトルを用いることで、EXAFSは、得られる振動成分をフーリエ変換することで得られる亜鉛を含む結合の結合間距離を用いることで、サンプル中に含まれる亜鉛化合物の物質量比を導出した。
(検出器)
窒素充填させた電離箱による透過法を用いた。
<Quantification of zinc oxide and zinc stearate>
For the unvulcanized rubber composition and the rubber composition 5 minutes after the start of the vulcanization process, the amount of zinc oxide and zinc stearate remaining in the rubber composition is determined using the X-ray absorption fine structure method (XAFS method). The reaction rate of the metal oxide (zinc oxide) was calculated based on the quantitative value of zinc oxide.
(XAFS device)
XAFS equipment installed in SPring-8 BL08B2 (conditions)
The energy of high-intensity X-rays was scanned in the range of 9000 eV to 10500 eV, and the K-shell absorption edge of zinc atoms and a broad vibration component spectrum were measured. This is a region called XANES (X-ray Absorption Near Edge Structure: X-ray absorption edge vicinity structure), 9600 eV to 9700 eV, and EXAFS (Extended X-ray Absorption Fine Structure: Wide structure called X-ray Absorption Structure X-ray Absorption Structure) It was separated into a range of 9700 eV to 10500 eV.
XANES uses a standard sample spectrum of a zinc compound, EXAFS uses a distance between bonds including zinc obtained by Fourier transform of the obtained vibration component, and thereby a zinc compound contained in a sample. The mass ratio of was derived.
(Detector)
A permeation method using an ionization chamber filled with nitrogen was used.

<架橋の均一化度の測定>
方法は小角中性子散乱法(SANS法)を用いた。
(SANS装置)
SANS:大韓民国のKAERI(Korea Atomic Energy Research Institute)所有の原子炉HANARO(High−flux Advanced Application Reactor)付属のSANS装置(40mSANS)
(測定条件)
中性子線の波長:7.49Å
サンプル位置での中性子線フラックス:5.5x10 neutrons/cm・sec
試料から検出器までの距離:1.14m、4.7m(なお、更に小角側の情報を得るために試料から検出器までの距離40mの条件下、フォーカシングレンズを用いた測定を行った。)
(検出器)
ODELRA, 21000N
<Measurement of cross-linking uniformity>
The method used was a small angle neutron scattering method (SANS method).
(SANS equipment)
SANS: SANA equipment (40mSANS) attached to the reactor HANARI (High-flux Advanced Application Reactor) owned by Korea's KAERI (Korea Atomic Energy Research Institute)
(Measurement condition)
Neutron beam wavelength: 7.49 mm
Neutron beam flux at the sample position: 5.5 × 10 7 neutrons / cm 2 · sec
Distance from sample to detector: 1.14 m, 4.7 m (Note that in order to obtain further information on the small angle side, measurement was performed using a focusing lens under the condition of a distance of 40 m from the sample to the detector.)
(Detector)
ODELRA, 21000N

厚み約1mmのプレート状試料(成型品)を重水素化トルエンで平衡膨潤させた状態でサンプルホルダーに取り付け、室温にて試料に中性子線を照射した。試料から検出器までの距離が1.14m、4.7m、及びフォーカシングレンズ測定から得られた絶対散乱強度曲線を最小2乗法にて結合させた。3つの曲線の結合は、試料から検出器までの距離がフォーカシングレンズ測定の測定から得られる散乱強度曲線を固定し、4.7m、1.14m測定から得られる散乱強度曲線をシフトさせた。
次に、SANS測定法で得られた散乱強度曲線I(q)に対して、(式3−2)〜(式3−6)を用いてカーブフィッティングを行い、フィッティングパラメーターΞc(1nm〜100μmの相関長(ポリマーの不均一網目構造サイズ))を最小2乗法で求め、更に得られた相関長Ξcの値から、相関長Ξcを持つ散乱体の単位体積あたりの個数Ncから体積分率φcを求めた。得られた体積分率φcの値について、目標値は2.5%以下であり、値が小さいほど良好である。なお、上記(式3−1)で表されるqが10nm−1以下の領域で実施した。
A plate-like sample (molded product) having a thickness of about 1 mm was attached to a sample holder in a state of equilibrium swelling with deuterated toluene, and the sample was irradiated with neutron beams at room temperature. The distance from the sample to the detector was 1.14 m, 4.7 m, and the absolute scattering intensity curve obtained from the focusing lens measurement was combined by the method of least squares. The combination of the three curves fixed the scattering intensity curve obtained from the measurement of the focusing lens measurement with the distance from the sample to the detector, and shifted the scattering intensity curve obtained from the 4.7 m and 1.14 m measurements.
Next, curve fitting is performed on the scattering intensity curve I (q) obtained by the SANS measurement method using (Formula 3-2) to (Formula 3-6), and a fitting parameter Ξc (1 nm to 100 μm) is obtained. The correlation length (non-uniform network structure size of the polymer)) is obtained by the least square method, and the volume fraction φc is calculated from the number Nc of scatterers per unit volume having the correlation length Ξc from the obtained correlation length Ξc. Asked. About the value of the obtained volume fraction (phi) c, a target value is 2.5% or less, and it is so favorable that a value is small. In addition, it implemented in the area | region where q represented by the said (Formula 3-1) is 10 nm <-1> or less.

<破断時強度、破断時伸びの測定>
加硫ゴム組成物からなる3号ダンベル型試験片を用いて、JIS K 6251「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム−引張特性の求め方」に準じて、室温にて引張試験を実施し、破断時強度TB(MPa)及び破断時伸びEB(%)を測定した。EBが大きいほど、破断時伸びに優れることを示す。TBが大きいほど、破断時強度に優れることを示す。
結果は実施例1の結果を100としたときの指数で示し、値が大きくなるほど結果は良好である。指数が90以上の場合に良好であると判断した。
<Measurement of strength at break and elongation at break>
Using a No. 3 dumbbell-shaped test piece made of a vulcanized rubber composition, a tensile test was performed at room temperature in accordance with JIS K 6251 “Vulcanized rubber and thermoplastic rubber-Determination of tensile properties”. Strength TB (MPa) and elongation at break EB (%) were measured. It shows that it is excellent in elongation at break, so that EB is large. It shows that it is excellent in the strength at the time of break, so that TB is large.
The result is shown as an index when the result of Example 1 is set to 100, and the larger the value, the better the result. A good index was determined when the index was 90 or higher.

Figure 0006460730
Figure 0006460730

ゴム成分と、金属酸化物と、カルボン酸とを混練し、未加硫ゴム組成物を調製する混練工程と、上記混練工程により調製された未加硫ゴム組成物を加硫して加硫ゴム組成物を調製する加硫工程とを含む製法により得られたタイヤ用加硫ゴム組成物であって、上記混練工程において、金属酸化物が実質的に未反応であり、上記加硫工程において、加硫開始から5分後の金属酸化物の反応率が50モル%以上であり、架橋の不均一構造に由来する、架橋密な部分の体積分率φcが2.5%以下である実施例は、成形する際の接着不良の問題を生じることなく、架橋の不均一構造を減じられており、良好なゴム強度(破断時強度、破断時伸び)が得られた。 A kneading step of kneading a rubber component, a metal oxide, and a carboxylic acid to prepare an unvulcanized rubber composition, and a vulcanized rubber by vulcanizing the unvulcanized rubber composition prepared by the kneading step. A vulcanized rubber composition for a tire obtained by a production method including a vulcanization step for preparing a composition, wherein the metal oxide is substantially unreacted in the kneading step, and in the vulcanization step, Example in which the reaction rate of the metal oxide after 5 minutes from the start of vulcanization is 50 mol% or more, and the volume fraction φc of the cross-linked dense part derived from the heterogeneous structure of the cross-linking is 2.5% or less Has reduced the non-uniform structure of cross-linking without causing the problem of poor adhesion during molding, and good rubber strength (strength at break, elongation at break) was obtained.

Claims (7)

天然ゴム又はイソプレンゴムを含むゴム成分と、金属酸化物と、カルボン酸とを混練し、未加硫ゴム組成物を調製する混練工程と、
前記混練工程により調製された未加硫ゴム組成物を加硫して加硫ゴム組成物を調製する加硫工程とを含む製法により得られたタイヤ用加硫ゴム組成物であって、
前記混練工程において、金属酸化物が実質的に未反応であり、
前記加硫工程において、加硫開始から5分後の金属酸化物の反応率が50モル%以上であり、
架橋の不均一構造に由来する、架橋密な部分の体積分率φcが2.5%以下であるタイヤ用加硫ゴム組成物。
A kneading step of kneading a rubber component containing natural rubber or isoprene rubber , a metal oxide, and a carboxylic acid to prepare an unvulcanized rubber composition;
A vulcanized rubber composition for a tire obtained by a production method comprising a vulcanizing step of vulcanizing an unvulcanized rubber composition prepared by the kneading step to prepare a vulcanized rubber composition,
In the kneading step, the metal oxide is substantially unreacted,
In the vulcanization step, the reaction rate of the metal oxide after 5 minutes from the start of vulcanization is 50 mol% or more,
A vulcanized rubber composition for tires having a volume fraction φc of 2.5% or less in a cross-linked dense part derived from a non-uniform cross-linking structure.
前記未加硫ゴム組成物において、ゴム成分100質量部に対する金属酸化物の配合量が1.5〜3.0質量部、カルボン酸の配合量が5.0〜10質量部である請求項1記載のタイヤ用加硫ゴム組成物。 In the unvulcanized rubber composition, the compounding amount of the metal oxide with respect to 100 parts by mass of the rubber component is 1.5 to 3.0 parts by mass, and the compounding amount of the carboxylic acid is 5.0 to 10 parts by mass. The vulcanized rubber composition for tires described. 前記カルボン酸が、脂肪酸である請求項1又は2記載のタイヤ用加硫ゴム組成物。 The vulcanized rubber composition for tire according to claim 1 or 2, wherein the carboxylic acid is a fatty acid. 前記体積分率φcが、
X線又は中性子線を加硫ゴム組成物に照射することにより、X線散乱測定又は中性子散乱測定を下記(式3−1)で表されるqが10nm−1以下の領域で実施し、X線散乱測定又は中性子散乱測定により得られた散乱強度曲線I(q)に対し、下記(式3−2)〜(式3−6)でカーブフィッティングして得られる1nm〜100μmの相関長Ξを持つ散乱体の単位体積あたりの個数Nを用いて算出されたものである請求項1〜3のいずれかに記載のタイヤ用加硫ゴム組成物。
Figure 0006460730
Figure 0006460730
The volume fraction φc is
By irradiating the vulcanized rubber composition with X-rays or neutron rays, X-ray scattering measurement or neutron scattering measurement is performed in a region where q represented by the following (Formula 3-1) is 10 nm −1 or less, and X Correlation length c c of 1 nm to 100 μm obtained by curve fitting with the following (formula 3-2) to (formula 3-6) to the scattering intensity curve I (q) obtained by the line scattering measurement or neutron scattering measurement The vulcanized rubber composition for tire according to any one of claims 1 to 3, wherein the vulcanized rubber composition for tire is calculated using the number Nc per unit volume of scatterers having
Figure 0006460730
Figure 0006460730
前記X線散乱測定が小角X線散乱測定、前記中性子散乱測定が小角中性子散乱測定である請求項4記載のタイヤ用加硫ゴム組成物。 The vulcanized rubber composition for tire according to claim 4, wherein the X-ray scattering measurement is a small-angle X-ray scattering measurement, and the neutron scattering measurement is a small-angle neutron scattering measurement. 請求項1〜5のいずれかに記載のタイヤ用加硫ゴム組成物を有する空気入りタイヤ。 A pneumatic tire having the vulcanized rubber composition for a tire according to any one of claims 1 to 5. 前記タイヤ用加硫ゴム組成物がトレッドゴムである請求項6記載の空気入りタイヤ。 The pneumatic tire according to claim 6, wherein the tire vulcanized rubber composition is a tread rubber.
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