JP2001181449A - 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】 スチレン含有量が20〜60重量%であ
るスチレン−ブタジエン共重合体を60重量部以上含む
ゴム成分100重量部に対して、軽装嵩比重が0.6g
/cm2以下であり、DOP吸油量が70cm3/100
g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5〜80重量部とBET比表面積が
70m2/g以上のカーボンブラックを10〜100重
量部配合したトレッドゴム組成物。
Description
濡れた路面でのグリップ性能(ウェットグリップ性
能)、および耐摩耗性を高め、転がり抵抗を低減させて
低燃費性を向上させたタイヤ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。
て転がり抵抗を低減した低燃費タイヤの開発が進められ
ている。転がり抵抗を低減する技術として、従来トレッ
ドゴムの補強剤として用いられているカーボンブラック
を、一部シリカに置換え二律背反する関係にある低燃費
性能とウェットグリップ性能の両者の特性のバランスを
改善することが行なわれている。
従来のカーボンブラックを配合したものに比べ、未加硫
物の粘度上昇が高く焼けやすく、押出し後の寸法安定性
がよくないなど、加工性において種々の問題を抱えてお
り、加工性と性能の両面を満足するトレッドゴム組成物
が望まれていた。
解決し、ウェットグリップ性能、耐摩耗性の両特性を高
めるとともに転がり抵抗を低減させて低燃費性を向上さ
せることができ、しかも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。
タジエン共重合体のゴム成分に対して特定の水酸化アル
ミニウムを特定量配合することにより、従来のカーボン
ブラック配合のゴム組成物と同程度の加工性を維持し、
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
物を得るものである。すなわち、本発明はスチレン含有
量が20〜60重量%であるスチレン−ブタジエン共重
合体を60重量部以上含むゴム成分100重量部に対し
て、軽装嵩比重が0.60g/cm3以下であり、DO
P吸油量が70cm3/100g以上で250cm3/1
00g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〜
80重量部とBET比表面積が70m2/g以上のカー
ボンブラックを10〜100重量部配合されてなること
をトレッドゴム組成物である。そして前記水酸化アルミ
ニウムの軽装嵩比重が0.10g/cm3以上で0.3
5g/cm3以下であり、その結晶構造がベーマイト型
であること、さらに該ベーマイト(020)面の結晶子
径が5nm以上20nm以下であることが望ましい。そ
して本発明のトレッドゴム組成物は前記水酸化アルミニ
ウムに対し2〜20wt%のシランカップリング剤を配
合することが好ましい。さらに本発明は前記トレッドゴ
ム組成物を用いた空気入りタイヤに関する。
用されるゴム成分は、スチレン含有量が20〜60wt
%であるスチレン−ブタジエン共重合体を含む。このス
チレン含有量が20wt%未満の場合には、低温領域お
よび高温領域におけるクリップ性は改善されない。ま
た、スチレン含有量が60wt%を超える場合には、ブ
ロック剛性が高くなり路面へのゴムの食い込みが少な
く、所定のグリップ力を得ることができない。特にスチ
レン含有量は30〜45wt%であることが好ましい。
このスチレン−ブタジエン共重合体は乳化重合あるいは
溶液重合等の方法によって合成される。
成分は、たとえば天然ゴム(NR)、高シス1,4ブタ
ジエンゴム、低シス1,4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(SBR)、ポリイソプ
レン(IR)、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。
ン−ブタジエン共重合体の配合量は、本発明に使用され
るゴム成分中に60重量部以上存在することが好まし
い。該スチレン−ブタジエン共重合体の配合量が60重
量部未満では低温領域および高温領域におけるグリップ
制が改善できない。
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、Scherr
er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5〜80重量部、好ましくは5〜60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。80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70m2/g以上、好ましくは70〜2
20m2/g、さらに好ましくは70〜200m2/gで
ある。70m2/g未満では、十分な耐摩耗性が取れず
好ましくない。なお、ここでBET比表面積はASTM
D4820−99法に準拠して求めた。
ゴム成分100重量部に対し10〜100重量部、好ま
しくは30〜100重量部、さらに好ましくは40〜1
00重量部である。カーボンブラックの重量が10重量
部未満であると耐摩耗性に劣り、100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、また当然ながら硫黄、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、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。
1に示す。 水酸化アルミニウムB(実施例) アルミニウムアルコキシドを加水分解して得られた水酸
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温度120℃を維持しなが
ら24hr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。
1に示す。 水酸化アルミニウムC(比較例) 2dm3バッフル付きステンレス槽に、塩基性溶液とし
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。
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。
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比表面積
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:N9520(日本ゼオン(株)製) スチレン含有量35wt% 37.5PHR油展品 注2)BR:BR150B(宇部興産(株)製) 注3)カーボンブラック:ダイヤブラックI(N22
0、三菱化学(株)製) 窒素吸着BET比表面積115m2/g 注4)シリカ:VN3(デグサ製) 注5)シランカップリング剤TESPT:Si−69
(デグサ製) 注6)アロマイオイル:ダイアナプロセスPS32(出
光興産(株)製) 注7)老化防止剤:オゾノン6C(精工化学(株)製) 注8)WAX:サンノックワックス(大内新興化学工業
(株)製) 注9)ステアリン酸:桐(日本油脂(株)製) 注10)酸化亜鉛:酸化亜鉛2種(三井金属鉱業(株)
製) 注11)硫黄:粉末硫黄(軽井沢硫黄(株)) 注12)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4、水酸
化アルミニウムDを用いた比較例5、BET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6はいずれも耐摩耗性が大きく劣ってい
る。また、スチレン含有量が20〜60重量%であるス
チレン−ブタジエン共重合体が60重量部未満の比較例
7はABS制動性能が劣っている。
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
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】 スチレン含有量が20〜60重量%であ
るスチレン−ブタジエン共重合体を60重量部以上含む
ゴム成分100重量部に対して、軽装嵩比重が0.60
g/cm3以下であり、DOP吸油量が70cm3/10
0g以上で250cm3/100g未満であり、BET
比表面積が30m2/g以上で350m 2/g以下である
水酸化アルミニウムを5〜80重量部とBET比表面積
が70m2/g以上のカーボンブラックを10〜100
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6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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