JP2004196944A

JP2004196944A - タイヤトレッド用ゴム組成物

Info

Publication number: JP2004196944A
Application number: JP2002366853A
Authority: JP
Inventors: Akira Minakoshi; 亮皆越; Tomoaki Hirayama; 智朗平山
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2002-12-18
Filing date: 2002-12-18
Publication date: 2004-07-15
Anticipated expiration: 2022-12-18
Also published as: JP4208564B2

Abstract

【課題】本発明の目的は、良好な転がり抵抗を有しかつ耐摩耗性にも優れたタイヤを、シリカの配合量を増大させることなく製造することができるタイヤトレッド用ゴム組成物を提供することにある。
【解決手段】本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、ジエン系ゴム、カーボンブラックおよびシリカを少なくとも含んでなるタイヤトレッド用ゴム組成物において、ジエン系ゴム１００質量部に対して粒子径が１００μｍ以下である未焼成ホタテ貝殻粉末を５〜２０質量部配合したことを特徴としている。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤトレッド用ゴム組成物に関する。さらに詳しくは、良好な転がり抵抗を有するとともに耐摩耗性にも優れたタイヤトレッド用ゴム組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、タイヤ、特に乗用車用タイヤにおいて転がり抵抗と耐摩耗性を向上させる技術が、様々な方法により検討されている。たとえば、タイヤトレッド用ゴム組成物に対してシリカおよびシランカップリング剤を配合させることにより、シリカ−シランカップリング剤−ポリマー間のより強固な化学結合によってヒステリシスロスを低減させ、転がり抵抗を下げることが提案されている（たとえば、特許文献１等）。
【０００３】
しかし、このようにシリカを配合させる技術では、シリカの配合量の増大に応じて転がり抵抗の低下が認められるものの、シリカはその表面特性が特殊であることからジエン系ゴムに分散しにくいという問題があり、このため配合量を増大させることによって十分な転がり抵抗の低下を達成させることは困難であった。この問題を解決するためにジエン系ゴムに置き換えて特殊なポリマーを用いることも考えられるが、耐摩耗性が劣っていたりコスト面でのデメリットが大きく実用的な解決策とはなっていない。一方、種々のシランカップリング剤を添加することにより上記問題の解決を図ろうとする試みもなされているが、シランカップリング剤に含まれる硫黄がポリマーと反応してゴム組成物の粘度を上昇させ、ゴムの加工性を害するとともに各種フィラー類の分散性を悪化させることが知られている。またさらに、シランカップリング剤は、他のゴム配合薬品と配合させるとシリカとの反応性が低下する等の理由から種々の制限が課せられるという問題もあった。したがって、特殊なポリマーの採用やシランカップリング剤の配合によっては、シリカによる転がり抵抗の低下を十分に達成することはできなかった。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−２４００５２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述のような現状に鑑みなされたものであってその目的とするところは、シリカの配合量を増大させることなく良好な転がり抵抗が奏されるとともに耐摩耗性にも優れたタイヤを製造することができるタイヤトレッド用ゴム組成物を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の問題を解決するために鋭意研究を重ねたところ、シリカとともにある種のフィラーを配合すれば転がり抵抗を低下させることができるという知見を得、この知見に基づきさらに研究を続けたところついに本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、ジエン系ゴム、カーボンブラックおよびシリカを含んでなるタイヤトレッド用ゴム組成物において、ジエン系ゴム１００質量部に対して粒子径が１００μｍ以下である未焼成ホタテ貝殻粉末を５〜２０質量部配合したことを特徴としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
＜タイヤトレッド用ゴム組成物＞
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、ジエン系ゴム、カーボンブラックおよびシリカを含んでなるものである。さらに該組成物は、未焼成ホタテ貝殻粉末を含むことを特徴としているとともにその他の添加剤を含むことができるものである。
【０００９】
＜ジエン系ゴム＞
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物に用いられるジエン系ゴムとしては、この種の用途に用いられる従来公知のものであればいずれのものも使用することができ、天然ゴムおよび合成ゴムの両者いずれのものをも挙げることができる。より具体的には、各種のジエン系天然ゴムをはじめ、ジエン系合成ゴムとして、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、クロロプレン（ＣＲ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）等を挙げることができ、これらを各単独でまたは２種以上のものを組合せて用いることができる。なお、本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、ジエン系ゴム以外の他のゴム成分を含んでいても差し支えない。そのような他のゴム成分としては、たとえばエチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）等を挙げることができる。
【００１０】
＜カーボンブラック＞
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物に用いられるカーボンブラックとしては、この種の用途に用いられる従来公知のものであればいずれのものも用いることができる。このようなカーボンブラックは、たとえば前記ジエン系ゴム１００質量部に対して１〜７０質量部、好ましくは５〜６０質量部の割合で配合することが好適である。
【００１１】
＜シリカ＞
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物に用いられるシリカとしては、この種の用途に用いられる従来公知のものであればいずれのものも用いることができる。このようなシリカは、たとえば前記ジエン系ゴム１００質量部に対して５〜１００質量部、好ましくは１０〜７０質量部の割合で配合することが好適である。５質量部未満となる場合には転がり抵抗を十分に低下させることができず、一方、１００質量部を超える場合には前述の通り分散不良となったり、加工性が劣ったものとなるため好ましくない。
【００１２】
＜未焼成ホタテ貝殻粉末＞
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、未焼成ホタテ貝殻粉末を配合したことを特徴としている。未焼成ホタテ貝殻粉末は、天然のホタテ貝の貝殻を粉末状にしたものであり、かつ焼成していない未焼成状態にあるものであって、通常その主成分（約９６％）は炭酸カルシウムによって構成されている。このような未焼成ホタテ貝殻粉末は、該貝殻に含まれるコンキオリンというタンパク質の作用によりジエン系ゴムに良好に分散させることができ、ゴム成分を他の特殊なポリマーに置き換えたり多量のシリカを配合することなく良好な転がり抵抗を得ることができるとともに耐摩耗性にも優れたタイヤを得ることが可能となる。しかも、ホタテ貝殻自体、廃棄物として年間１５万トン以上排出されるものであり、低コストで入手できる上、廃棄物のリサイクルとしても有効なものであり、また人体に対しても無害のものであることからその産業上の利用性は極めて大きいものである。
【００１３】
このような未焼成ホタテ貝殻粉末を得る方法としては、種々の方法を挙げることができ特に限定されるものではないが、たとえばらい壊機でホタテ貝殻を粉砕する方法、冷却、加熱、加圧等の処理を行なうことにより一部に熱膨張または収縮に伴なう相転移を生じさせた後に粉砕する方法、高速で回転する粉砕タテミゾリングライナ間の微小空間で強力な衝撃作用を与えることにより粉砕する方法等を挙げることができる。該ホタテ貝殻粉末は、通常これらの方法によりその粒子径を１００μｍ以下にすることが必要であり、好ましくは３０μｍ以下、さらに好ましくは１０μｍ以下とすることが好適である。該粒子径が１００μｍを超える場合は、耐摩耗性が劣りタイヤの耐久性能が悪化するため好ましくない。一方、該粒子径は小さくなればなる程ゴム組成物中における分散性は良好となり、また耐摩耗性も良好となるためその下限値をあえて特定する必要はないが、通常の粉砕条件において２μｍ未満とすることには困難を伴うため実質的にその下限値は２μｍになる。なお、本発明でいう粒子径とは、平均粒子径を意味するものとする。
【００１４】
一方、該ホタテ貝殻粉末は、焼成していないものであることを要する。これは、ホタテ貝の貝殻に含まれている前述のコンキオリンというタンパク質が焼成により消失してしまうからであり、このタンパク質が消失すると転がり抵抗の低下が望めなくなるとともに耐摩耗性も悪化することとなるからである。なお、コンキオリンというタンパク質が、どのようなメカニズムによりこのように優れた効果を示すのかその詳細は未だ解明されていない。
【００１５】
このような本発明の未焼成ホタテ貝殻粉末は、前記ジエン系ゴム１００質量部に対して５〜２０質量部、好ましくは１０〜２０質量部の割合で配合することが好適である。５質量部未満となる場合には転がり抵抗を十分に低下させることができず、一方、２０質量部を超える場合にはムーニー粘度が上昇し加工性が劣ったものとなるため好ましくない。
【００１６】
＜他の添加剤＞
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、上述した各種配合剤以外にもこの種の用途に用いられる従来公知の添加剤を所望に応じ含有することができる。このような添加剤としては、たとえば、シランカップリング剤、加硫剤、架橋剤、加硫促進剤、老化防止剤、充填剤、軟化剤等を挙げることができるが、これらのみに限られるものではない。
【００１７】
＜タイヤトレッド用ゴム組成物の製造方法等＞
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、従来公知の製造方法により製造することができ、その製造方法が限定されるものではない。たとえば、上記各成分をバンバリーミキサーや混練ロール等の混練機を用いて、通常の方法および条件で混練することによって製造することができる。そして、このように混練されたタイヤトレッド用ゴム組成物を成形加硫すれば、スタッドレスタイヤを含む各種のタイヤを得ることができる。
【００１８】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００１９】
＜実施例１〜３および比較例１〜６＞
下記の表１に示す各種配合内容のタイヤトレッド用ゴム組成物を用いて１９５／６５Ｒ１５サイズの乗用車用タイヤを成形した。成形方法は以下の通りである。
【００２０】
まず、加硫促進剤と硫黄を除く表１の配合成分をバンバリーミキサーで４分間混合させた後、この混合物を混練ロールに移し前記加硫促進剤と硫黄とを添加し９０℃で３〜５分間混練した。その後、この混練物をさらに１７５℃で１０分間加硫することにより上記サイズのタイヤを成形した。得られたタイヤについて以下の物性を評価した。その結果を表１に示す。
【００２１】
＜ムーニー粘度＞
ムーニー粘度計（機種名：ムーニー試験機ＳＭＶ−２０２、ＳＨＩＭＡＤＺＵ社製）を用いて１３０℃でムーニー粘度を測定し、実施例１のムーニー粘度を基準に以下の式１に基づきムーニー粘度指数を算出した。なお、指数は、低い方が良好な結果を示している。
【００２２】
【数１】

【００２３】
＜転がり抵抗＞
上記で各成形したタイヤについて、ドラム型測定機（機種名：転がり抵抗試験機、神戸製鋼所製）を用いて転がり抵抗値を測定し、実施例１の転がり抵抗値を基準に以下の式２に基づき転がり抵抗指数を算出した。なお、指数は、低い方が良好な結果を示している。
【００２４】
【数２】

【００２５】
＜耐摩耗性＞
上記で各成形したタイヤを国産ＦＦ車に装着し、５０００ｋｍ走行させた場合の走行前後のタイヤの質量を測定した。そして、実施例１のタイヤの質量の減少量を基準に以下の式３に基づき耐摩耗性指数を算出した。なお、指数は、高い方が良好な結果を示している。
【００２６】
【数３】

【００２７】
＜分散性＞
タイヤの断面が観察できるようにカッターナイフを用いて切り取り、その断面を目視することによって分散性を評価した。評価は、フィラーが良好に分散しているものは「○」、フィラーが部分的に凝集しているものは「△」、フィラーが分散不良となっているものは「×」とした。
【００２８】
【表１】

【００２９】
注１）：ジエン系天然ゴムＲＳＳ３
注２）：ブタジエンゴムＮｉｐｏｌ１２２０（日本ゼオン（株）製）
注３）：ダイヤブラックＩ（三菱化学（株）製）
注４）：ウルトラジルＶＮ３（デグサ社製）
注５）：未焼成ホタテ貝殻粉末（粒子径１０μｍ）
注６）：未焼成ホタテ貝殻粉末（粒子径１５０μｍ）
注７）：焼成ホタテ貝殻粉末（粒子径１０μｍ）
注８）：Ｓｉ６９（デグサ社製）
注９）：アロマオイル（ジャパンエナジー社製）
注１０）：ノクセラー６Ｃ（大内新興化学工業（株）製）
注１１）：ノクセラーＣＺ（大内新興化学工業（株）製）
表１より明らかなように、シリカおよび未焼成ホタテ貝殻粉末を含有しない比較例１は実施例１〜３のものに比し転がり抵抗が劣っていた。また、シリカを含むが未焼成ホタテ貝殻粉末を有さない比較例２は、転がり抵抗が増大するとともに耐摩耗性に劣っていた。また、未焼成ホタテ貝殻粉末を３質量部含む比較例３は、転がり抵抗が十分に低下しない一方、未焼成ホタテ貝殻粉末を３０質量部含む比較例４は、ムーニー粘度が大幅に増大し加工性に劣っていた。さらに、粒子径の大きな未焼成ホタテ貝殻粉末を含有する比較例５は、耐摩耗性に劣るとともに分散性にも劣るものであり、一方焼成ホタテ貝殻粉末を含有する比較例６も、耐摩耗性に劣るとともに分散性に劣っていた。これに対して、実施例１〜３のものはいずれも転がり抵抗および耐摩耗性に優れており、しかも適度なムーニー粘度を有することから加工性にも優れるものであった。
【００３０】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で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。
【００３１】
【発明の効果】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、多量のシリカを用いることなく転がり抵抗を低減することができるとともに耐摩耗性にも優れたものとなる。また、このような優れた効果を示す未焼成ホタテ貝殻粉末は、廃棄物を利用するものであるため低コスト化が図れるとともに人体に対しても無害であるため産業上の利用性は極めて大きい。

Claims

ジエン系ゴム、カーボンブラックおよびシリカを含んでなるタイヤトレッド用ゴム組成物において、ジエン系ゴム１００質量部に対して粒子径が１００μｍ以下である未焼成ホタテ貝殻粉末を５〜２０質量部配合したことを特徴とするタイヤトレッド用ゴム組成物。