JP2001181447A - トレッドゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤ - Google Patents
トレッドゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤInfo
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Abstract
ともに、転がり抵抗を低減させて低燃費を向上させ、さ
らに加工性の良好なタイヤのトレッドゴム組成物を提供
する。 【解決手段】 ガラス転移温度(Tg)が−27℃以下
のスチレン−ブタジエンゴムを20重量部以上および、
天然ゴム、イソプレンゴムまたはブタジエンゴムのうち
少なくとも1種を20重量部以上含むジエン系ゴム成分
100重量部に対して、軽装嵩比重が0.60g/cm
3以下であり、DOP吸油量が70cm3/100g以上
で250cm3/100g未満であり、BET比表面積
が30m2/g以上で350m2/g以下である水酸化ア
ルミニウムを5〜60重量部とBET比表面積が60m
2/g以上のカーボンブラックを5〜60重量部配合し
たトレッドゴム組成物。
Description
性を低下させることなく、転がり抵抗を低減し、低燃費
を向上しかつ湿潤路面でのグリップ性能(ウエットグリ
ップ性能)を向上させたトレッドゴム組成物およびそれ
を用いた空気入りタイヤに関する。
て転がり抵抗の低減と、湿潤路面でのグリップ性能(ウ
エットグリップ性能)は二律背反とされ両者を同時に向
上する技術は困難とされていた。
して、シリカを高充填配合する方法、ゴム成分のガラス
転移温度(Tg)を高く、すなわち0℃における損失正
接(tanδ値)を高くする方法、あるいはカーボンブ
ラックの粒径の小さいものを高充填配合する方法等がと
られている。しかしシリカを高充填したトレッドゴム組
成物では従来のカーボンブラックを配合したものに比べ
未加硫ゴムの粘度上昇が著しく、ゴムの焼けが生じやす
く、押し出し後の寸法安定性が良くないなど加工性にお
いて種々の問題を生ずる。またガラス転移温度(Tg)
を高くしたものでは低温性能の低下と転がり抵抗が高く
なる点に問題がある。さらにカーボンブラックの粒径を
小さくして高充填したものは転がり抵抗が高くなる欠点
がある。
度(Tg)のできるだけ低いゴム成分の2種類以上の混
合物を用いることにより転がり抵抗を低減する一方、特
定の物性を有する水酸化アルミニウムを配合することに
よりウエットグリップ性能および加工性、耐摩耗性を改
善したトレッドゴム組成物およびそれを用いた空気入り
タイヤを提供することを目的とする。
が−27℃以下のスチレン−ブタジエンゴムを含むゴム
成分に対し特定の水酸化アルミニウムを特定量配合する
ことにより、従来のカーボンブラック配合並の加工性で
あって、しかもシリカ配合以上の性能を有するトレッド
ゴム組成物を提供する。
が−27℃以下のスチレン−ブタジエンゴムを20重量
部以上および天然ゴム、イソプレンゴムまたはブタジエ
ンゴムのうち少なくとも1種を20重量部以上含んだジ
エン系ゴム100重量部に対して、軽装嵩比重が0.6
0g/cm3以下であり、DOP吸油量が70cm3/1
00g以上で250cm3/100g未満であり、BE
T比表面積が30m2/g以上で350m2/g以下であ
る水酸化アルミニウムを5〜60重量部と、BET比表
面積が60m2/g以上のカーボンブラックを5〜60
重量部配合されてなることを特徴とするトレッドゴム組
成物である。
重は0.1g/cm3以上で0.35g/cm3以下であ
ることが好ましい。
マイト型であり、このベーマイト(020)面の結晶子
径が5nm以上で20nm以下であることが望ましい。
水酸化アルミニウムに対して2〜20wt%のシランカ
ップリング剤が配合されることが好ましい。
を用いた空気入りタイヤに関する。
ガラス転移温度(Tg)が−27℃以下のスチレン−ブ
タジエンゴムをゴム成分に20重量部以上含む。従来ウ
エットグリップ性と転がり抵抗の低減の二律背反の両特
性をバランスさせるため比較的ガラス転移温度(Tg)
の高いスチレン−ブタジエンゴムが用いられていた。こ
の場合転がり抵抗の向上に限界がありさらに耐摩耗性が
低下する傾向にある。そこで本発明はスチレン−ブタジ
エンゴムのガラス転移温度(Tg)を−27℃以下とす
ることにより転がり抵抗の向上を図ったものである。な
おウエットグリップ性を維持するためにはスチレン−ブ
タジエンゴムはガラス転移温度が好ましくは−30℃〜
−50℃の範囲であり、さらに好ましくはゴム成分中5
0重量部以上含有される。
R)、イソプレンゴム(IR)、または低シスポリブタ
ジエンゴム(低シスBR)、高シスポリブタジエンゴム
(高シスBR)の少なくとも1種が20重量部含まれ
る。これらのゴム成分はいずれもガラス転移温度(T
g)が好ましくは−27℃以下であり、前述のスチレン
−ブタジエンゴムとともにウエットグリップ性、転がり
抵抗および耐摩耗性を総合的にバランスよく改善する。
成分は、たとえば、前記以外の低シス1,2ブタジエン
ゴム、前記以外のスチレン−ブタジエン共重合体(SB
R)、ブチルゴム(IIR)、ハロゲン化ブチルゴム、
アクリロニトリロブタジエンゴム(NBR)、アクリロ
ニトリル−スチレン−ブタジエン共重合体ゴム、クロロ
プレンゴム、エチレン−プロピレン共重合体ゴム、スチ
レン−イソプレン共重合体ゴム、スチレン−イソプレン
−ブタジエン共重合体ゴム、イソプレン−ブタジエン共
重合体ゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、アクリル
ゴム、エピクロルヒドリンゴム、シリコーンゴム、ウレ
タンゴムなどがある。これらは、単独または2種類以上
を混合して用いてもよい。混合する場合の混合比にも特
に制限はない。特に加工性、耐摩耗性を改善するために
はNR、BR、SBR、IR、スチレン−イソプレン−
ブタジエン共重合体ゴムなどが好ましい。
IS H1902に準拠して測定した軽装嵩比重が0.
60g/cm3以下であり、好ましくは0.10g/c
m3以上で0.35g/cm3以下である。水酸化アルミ
ニウムの軽装嵩比重が0.60g/cm3より高い場
合、ゴム組成物の耐摩耗性が著しく低下し、軽装嵩比が
低くなりすぎると、水酸化アルミニウムとゴムとを混練
するときの混練トルクが上昇して作業性が低下する。
はJIS K6221に準拠して測定したDOP吸油量
が70cm3/100g以上で250cm3/100g未
満、好ましくは90cm3/100g以上で150cm3
/100g以下である。DOP吸油量が前記範囲を外れ
る場合、ゴム組成物はその耐摩耗性が低下する。
の低減効果および十分なグリップ性能を有するゴム組成
物を得る観点から、窒素吸着法により測定したBET比
表面積が30m2/g以上で350m2/g以下、好まし
くは30m2/g以上で200m2/g以下、さらに好ま
しくは100m2/gを超え200m2/g以下である。
なお、350m2/gを超える場合、水酸化アルミニウ
ムとゴムとを混練するときの混練トルクが上昇して作業
性が低下することがある。
は、ゴム組成物の転がり抵抗の低減効果、グリップ性能
および耐摩耗性をより向上させる観点から、結晶構造が
ベーマイト型であることが好ましく、かつベーマイト
(020)面の結晶子径が5nm以上で20nm以下で
あることがさらに好ましい。
プロファイルから、ベーマイトの(020)、面のピー
クについて、RINT2100の「多重ピーク分離」ソ
フトを用いて各結晶面についてのピークについてガウス
分布に基づいてフィッティングを行ない、計算結果の半
価幅および重心法によるピーク角を用いて、Scher
rerの式により結晶子径を算出した。X線回折の測定
条件は次のとおりである。
0mA、 スリット:DS1°−SS1°−RS0.3mm 走査モード:連続、Scan Speed=2°/mi
n、Scan Step=0.010°/step 走査軸:2θ/θ 走査範囲:2〜70°、回転速度0rpm 前記水酸化アルミニウムは前記ゴム成分100重量部に
対して5〜60重量部、好ましくは5〜40重量部配合
する。5重量部未満では添加による転がり抵抗の低減が
十分ではなく、また濡れた路面でのグリップ性能改善効
果が小さい。60重量部を超えると、ゴム組成物の粘度
があがりすぎて加工性が低下するとともに耐摩耗性も低
下する。
方法としては、たとえばアルミニウムアルコキシドを加
水分解して水酸化アルミニウムスラリーを得、次いで得
られた水酸化アルミニウムスラリーを連続式湿式粉砕機
等に通して懸濁液を得、次いで得られた懸濁液をアルカ
リ性に調整した後、約100℃〜約140℃で約10〜
約100時間熱処理した後、気流乾燥機等を用いて乾燥
する方法が挙げられる。前記した水酸化アルミニウムの
製造方法では、熱処理後の懸濁液を固液分離して固形分
(水酸化アルミニウム)と液に分けた後、固形分を水洗
して不純物を除去することが好ましい。
合するカーボンブラックとしては、窒素吸着法によるB
ET比表面積が60m2/g以上、好ましくは60〜1
50m2/g、さらに好ましくは60〜130m2/gで
ある。60m2/g未満では、十分な耐摩耗性が得られ
ず好ましくない。なお、ここでBET比表面積はAST
MD4820−99法に準拠して求めた。
ゴム成分100重量部に対し5〜60重量部、好ましく
は10〜60重量部、さらに好ましくは20〜60重量
部である。カーボンブラックの重量が5重量部未満であ
ると耐摩耗性に劣り、60重量部を超えるとゴムの粘土
が上昇するため加工性が悪化し好ましくない。
強性を強めるため、水酸化アルミニウムの配合量に対し
シランカップリング剤を2〜20wt%添加してもよ
い。ここで使用できるシランカップリング剤の例として
はビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスル
フィド、ビス(2−トリエトキシシリルエチル)テトラ
スルフィド、ビス(3−トリメトキシシリルプロピル)
テトラスルフィド、ビス(2−トリメトキシシリルエチ
ル)テトラスルフィド、3−メルカプトプロピルトリメ
トキシシラン、3−メルカプトプロピルトリエトキシシ
ラン、2−メルカプトエチルトリメトキシシラン、2−
メルカプトエチルトリエトキシシラン、3−ニトロプロ
ピルトリメトキシシラン、3−ニトロプロピルトリエト
キシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、
3−クロロプロピルトリエトキシシラン、2−クロロエ
チルトリメトキシシラン、2−クロロエチルトリエトキ
シシラン等が挙げられ、カップリング剤添加効果とコス
トの両立からビス(3−トリエトキシシリルプロピル)
テトラスルフィドが好ましい。
ど他の充填剤を併用してもよく、その他プロセスオイ
ル、酸化防止剤、老化防止剤、ステアリン酸、酸化亜
鉛、ワックスなどの添加剤、また硫黄、加硫促進剤など
の加硫剤を適宜配合できる。
なった。表2に示す配合に基づき、各成分をバンバリー
ミキサーで混練してゴム組成物を調製し、得られた各組
成物について加工性(ムーニー粘度)を評価した。次い
で、各ゴム組成物を押出機にてトレッドの形状に押出
し、それらを用いて加硫成形し、185/65R14サ
イズのタイヤを試作した。得られた各タイヤにつき、耐
摩耗性、転がり抵抗、ウエットグリップ性(ABS制動
性能)の評価を行なった。これらの評価結果を表2に示
す。
ルミニウムの製法は次のとおりであり、その仕様を表1
に示す。
化アルミニウム(軽装嵩比重:0.77g/cm3、D
OP吸油量:70cm3/100g)376gと水5d
m3を混合し、粉体濃度7重量%の懸濁液を調製した。
この懸濁液を連続型ビーズミルに通して水酸化アルミニ
ウムを懸濁液中に均一分散させた。分散させた後の懸濁
液をステンレス製ビーカーに入れ、1N NaOHを用
いて懸濁液のpHを10に調整した。ステンレス製ビー
カーに還流装置をつけた後、ステンレスビーカーの中の
懸濁液を加熱し、温度100℃で60時間放置した。懸
濁液を除冷した後、遠心分離機を用いて固液分離した。
次いで、上澄み液を取除き、固形分に水5dm3を加え
分散させた後、遠心分離機を用いて固液分離した。得ら
れた固形分に水5dm3を加え分散させて水酸化アルミ
ニウム水スラリーを得、次いで連続型ビーズミルに通し
た後、気流乾燥機(商品名:フラッシュジェットドライ
ヤー、株式会社セイシン企業製)を用いて乾燥させて水
酸化アルミニウムAを得た。得られた水酸化アルミニウ
ムAの物性を表1に示す。
化アルミニウム(軽装嵩比重:0.77g/cm3、D
OP吸油量:70cm3/100g)376gと水5d
m3を混合し、粉体濃度7重量%の懸濁液を調製した。
この懸濁液を1NNaOHを用いてpHを10に調整し
た後、オートクレーブに入れて温度120℃を維持しな
がら24時間保持した。懸濁液を除冷した後、遠心分離
機を用いて固液分離した。次いで、上澄み液を取り除
き、固形分に水5dm3を加え分散した後、遠心分離機
を用いて固液分離した。得られた固形分に水5dm3を
加え分散させて水酸化アルミニウム水スラリーを得、次
いで連続型ビーズミルに通した後、気流乾燥機(商品
名:フラッシュジェットドライヤー、株式会社セイシン
企業製)を用いて乾燥させて水酸化アルミニウムBを得
た。得られた水酸化アルミニウムBの物性を表1に示
す。
てアルミン酸ソーダ溶液(ソーダ濃度:Na2O換算1
25g/dm3、Na2O/Al2O3モル比:1.55)
533cm3を、酸性溶液として硫酸アルミニウム水溶
液(アルミナ濃度:Al2O3換算で5.3wt%)88
0cm3を、氷冷しながらホモミクサー(特殊機化工業
株式会社製、商品名:T.K.ホモジェッターM型)を
用いて速度勾配11000sec-1(速度勾配は、ホモ
ミクサーのタービンの周速x m/secおよび、その
タービンとステータスとのクリアランスy mmから式
x/y×103sec-1により導出した。)の条件で攪
拌しながら約3分間注入して中和反応を行なった。この
後、15分間攪拌を続けて水酸化アルミニウム水スラリ
ーを得た。中和反応時の最高到達温度は15℃であっ
た。得られた水酸化アルミニウム水スラリーを、遠心分
離機を用いて固液分離して固形分を得た。得られた固形
分に水6dm3を加え分散させて水酸化アルミニウム水
スラリーを得、次いで遠心分離機を用いて固液分離する
方法を7回繰り返すことによって、水酸化アルミニウム
を洗浄した。洗浄後の固形分に水を加え水酸化アルミニ
ウム水スラリーを得、 次いで噴霧乾燥機(ニロ社製、
商品名:モービルマイナ型、乾燥温度:ドライヤー入口
温度250℃、出口温度100℃、アトマイザー圧:
0.12MPa)を用いて乾燥させて水酸化アルミニウ
ムCを得た。得られた水酸化アルミニウムCの物性を表
1に示す。
てアルミン酸ソーダ溶液(ソーダ濃度:Na2O換算1
25g/dm3、Na2O/Al2O3モル比:1.55)
800cm3を、酸性溶液として硫酸アルミニウム水溶
液(アルミナ濃度:Al2O3換算で3.2wt%)89
8cm3を、氷冷しながらホモミクサー(特殊機化工業
株式会社製、商品名:T.K.ホモジェッターM型)を
用いて速度勾配11000sec-1の条件で攪拌しなが
ら3分間で注入して中和反応を行なった。この後、15
分間攪拌を続けて水酸化アルミニウム水スラリーを得
た。中和反応時の最高到達温度は15℃であった。得ら
れた水酸化アルミニウム水スラリーを遠心分離機を用い
て固液分離して固形分を得た。得られた固形分に水6d
m3を加え分散させて水酸化アルミニウム水スラリーを
得、次いで遠心分離機を用いて固液分離する方法を7回
繰返すことによって、水酸化アルミニウムを洗浄した。
洗浄後の固形分に水を加え水酸化アルミニウム水スラリ
ーを得、次いで噴霧乾燥機(ニロ社製、商品名:モービ
ルマイナ型、乾燥温度:ドライヤー入口温度250℃、
出口温度100℃、アトマイザー圧:0.12MPa)
を用いて乾燥させて水酸化アルミニウムDを得た。得ら
れた水酸化アルミニウムDの物性を表1に示す。
名:ハイジライトH−43)をそのまま使用した。
ルミニウムC、水酸化アルミニウムDは、実施例に用い
たものに比べて軽装嵩比重が大きく、ベーマイト(02
0)結晶格子径が小さく、さらに比較例として用いた水
酸化アルミニウムEは、実施例に比べてBET表面積お
よびDOP吸油量が小さく、また結晶構造がギブサイト
であり実施例のベーマイトとは異なる。
ある。 注1)SBR:SBR1502(住友化学(株)製) ガラス転移点(Tg):−48℃ 注2)NR :RSS♯1 注3)SBR:N9550(日本ゼオン(株)製) ガラス転移点(Tg):−26℃ 注4)カーボンブラック:ショウブラックN339(昭
和キャボット(株)製)窒素吸着法によるBET比表面
積90m2/g 注5)シリカ:VN3(デグサ製) 注6)シランカップリング剤TESPT:Si−69
(デグサ製) 注7)アロマイオイル:ダイアナプロセスPS32(出
光興産(株)製) 注8)老化防止剤:オゾノン6C(精工化学(株)製) 注9)WAX:サンノックワックス(大内新興化学工業
(株)製) 注10)ステアリン酸:桐(日本油脂(株)製) 注11)酸化亜鉛:酸化亜鉛2種(三井金属鉱業(株)
製) 注12)硫黄:粉末硫黄(軽井沢硫黄(株)) 注13)加硫促進剤:ノクセラーCZ(大内新興化学工
業(株)製) 実施例および比較例で行なった評価の方法は次に示すと
おりである。
6300に準拠し測定を行ない、比較例3を100とし
たときの指数で示した。測定温度は130℃で、値が大
きいと押し出しなどの加工性が悪い。
製)を用いて、JISK6264に準拠し摩耗試験を行
なった。測定条件は温度23℃、スリップ率30%、負
荷荷重40N、時間5分とし、摩耗減量容積を測定し
て、比較例3の摩耗減量を100としたときの指数で示
した。指数が大きいほど耐摩耗性がよい。
((株)神戸製鋼所製)で測定し、比較例3の転がり抵
抗を100としたときの指数で示した。指数が大きいほ
ど転がり抵抗が低い。なお、測定条件は内圧:200K
Pa、荷重:3.4KN、リム:5.5JJ×14、速
度:80km/hとした。
着し、アスファルト路面を時速100km/hからの停
止距離から減速度を算出し、比較例3を100としたと
きの指数で示した。指数が大きいほど制動性能がよく、
したがってグリップ性能が高いといえる。なお、ABS
制動試験に使用した路面はスキッドナンバーが約50の
アスファルト路面(濡れた路面状態)を用いた。
が高いため加工性が悪く、水酸化アルミニウムを配合し
ていない比較例2、3はABS制動性能が劣る。また、
ベーマイト(020)面の結晶子径が小さく、軽装嵩比
重が大きい水酸化アルミニウムCを用いた比較例6、B
ET比表面積が小さく結晶構造がギブサイト型の水酸化
アルミニウムEを用いた比較例5はいずれも耐摩耗性が
大きく劣っている。また、NR、IRまたはBRを含ま
ない比較例7は転がり抵抗性能が劣っている。Tgが、
−27℃より高いSBRを用いた比較例8は転がり抵抗
性能が劣っている。
工性や耐摩耗性を低下させることなく転がり抵抗性能や
ウエットグリップ性能(ABS制動性能)が大きく向上
している。
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。
性、耐摩耗性を高めることができ、また転がり抵抗を低
減させて低燃費を向上させることができ、しかも加工性
の良好なトレッドゴム組成物およびそれを用いた空気入
りタイヤを得ることができる。
Claims (6)
- 【請求項1】 ガラス転移温度(Tg)が−27℃以下
のスチレン−ブタジエンゴムを20重量部以上および天
然ゴム、イソプレンゴムまたはブタジエンゴムのうち少
なくとも1種を20重量部以上含んだジエン系ゴム10
0重量部に対して、軽装嵩比重が0.60g/cm3以
下であり、DOP吸油量が70cm3/100g以上で
250cm3/100g未満であり、BET比表面積が
30m2/g以上で350m2/g以下である水酸化アル
ミニウムを5〜60重量部と、BET比表面積が60m
2/g以上のカーボンブラックを5〜60重量部配合し
たトレッドゴム組成物。 - 【請求項2】 水酸化アルミニウムの軽装嵩比重が0.
10g/cm3以上で0.35g/cm3以下であること
を特徴とする請求項1記載のトレッドゴム組成物。 - 【請求項3】 水酸化アルミニウムの結晶構造がベーマ
イト型であることを特徴とする請求項1または2に記載
のトレッドゴム組成物。 - 【請求項4】 水酸化アルミニウムのベーマイト(02
0)面の結晶子径が5nm以上で20nm以下であるこ
とを特徴とする請求項3記載のトレッドゴム組成物。 - 【請求項5】 前記水酸化アルミニウムに対し2〜20
wt%のシランカップリング剤を配合した請求項1〜4
記載のトレッドゴム組成物。 - 【請求項6】 請求項1から請求項5に記載のトレッド
ゴム組成物を用いた空気入りタイヤ。
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