JP2006036927A

JP2006036927A - ゴム組成物

Info

Publication number: JP2006036927A
Application number: JP2004218994A
Authority: JP
Inventors: Naoya Amino; 直也網野; Makio Mori; 麻樹夫森
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2004-07-27
Filing date: 2004-07-27
Publication date: 2006-02-09

Abstract

【課題】シリカ配合系ゴム組成物のフィラーの一部にアルミナを配合することによって、ウェット制動と転がり抵抗の向上を図り、同時に、重量増加の問題を解消したゴム組成物を提供する。
【解決手段】溶液重合により得られるジエン系ゴムを主体とした平均ガラス転移温度が−５０〜−１５℃のゴム１００重量部に、アルミナ５〜５０重量部、その他無機フィラー１０〜８０重量部およびカーボンブラック５〜８０重量部を配合してなり、かつ当該アルミナ、その他無機フィラーおよびカーボンブラックの総量が８０〜１５０重量部であるゴム組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は、ゴム組成物に関し、更に詳細には、アルミナの配合によりウェット制動性能と転がり抵抗性の向上を図ると共に、アルミナ多量配合による重量増加を抑制したゴム組成物に関する。

米国特許第５,２２７,４２５号の発明以降、シリカタイヤによってウェット性能を維持しつつ転がり抵抗を低減できることが見出され、シリカタイヤの生産量が急激に増加し、また、シリカ配合ゴムの特性の改良が行われてきた。しかしながら、近年の車の高性能化に伴い、タイヤへの要求も益々厳しく、更なる改良が求められている。

特許文献１では、シリカの代わりにアルミナを配合することにより、耐摩耗性を向上し、転がり抵抗を低減できることが開示されている。しかし、アルミナは密度が大きいために、シリカと同等以上の特性を発現させるには、シリカの２倍量の配合が必要である。従って、フィラー量が少ない配合系で、かつ、トレッド重量の小さなタイヤに対しては有効であるものの、フィラーを大量に配合した所謂高性能タイヤに対しては、タイヤ重量が大幅に増加するために、かえって転がり抵抗が悪化してしまうという問題があった。

特開平１０−５３００３号公報

よって、本発明では、シリカ配合系ゴム組成物のフィラーの一部としてアルミナを配合することによって、ウェット性能の向上と転がり抵抗の低減を図り、同時に、重量増加の問題を解消したゴム組成物を提供することを目的とする。

本発明によれば、溶液重合により得られるジエン系ゴムを主体とした平均ガラス転移温度が−５０〜−１５℃のゴム１００重量部に、アルミナ５〜５０重量部、その他無機フィラー１０〜８０重量部およびカーボンブラック５〜８０重量部を配合してなり、かつ当該アルミナ、その他無機フィラーおよびカーボンブラックの総量が８０〜１５０重量部であるゴム組成物が提供される。

本発明では、シリカ配合系ゴム組成物における主体のシリカの一部をアルミナに代え、かつ、その残量シリカその他無機フィラーとカーボンブラック等の補強剤における配合割合を高度にバランスさせた結果、タイヤ重量をそれほど増大させないで、アルミナ配合の利点であるウェット性能と転がり抵抗の両立が図れることを見出したものである。

本発明のゴム組成物におけるゴム成分としては、溶液重合で得られるジエン系ゴムを６０〜１００重量部、好ましくは６５〜１００重量部含み、平均ガラス転移温度が−５０〜−１５℃、好ましくは−４５〜−２０℃のゴムが選択使用される。当該ゴム成分の配合量が６０未満であると、転がり抵抗の低減効果が不十分なので好ましくない。また、ゴムの平均ガラス転移温度が−５０℃より低くなると、ウェット性能が不十分となるので好ましくなく、また、−１５℃より高くなると、ゴム組成物の温度依存性が大きくなり、低温時にゴムの硬度が大幅に上昇して、ウェット性能が悪化するので好ましくない。

本発明で用いる「溶液重合で得られるジエン系ゴム」としては、例えば、各種スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、各種ブタジエンゴム（ＢＲ）、各種ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、スチレン−イソプレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＩＢＲ）などが挙げられる。

本発明のゴム組成物におけるゴム成分としては、特に、ＳＢＲを５０〜１００重量部、より好ましくは５５〜１００重量部含み、当該ＳＢＲの少なくとも一種は、スチレン量：２５〜４５重量％（より好ましくは３０〜４２重量％）、共役ジエン全結合量中の１,２−結合量：１０〜５５％（より好ましくは３０〜５５％）で、ガラス転移温度（Ｔｇ）が−４０〜−１５℃（より好ましくは−３６〜−２０℃）であるゴムを用いることが好ましい。

本発明のゴム組成物に含まれる補強剤としては、アルミナ５〜５０重量部（好ましくは８〜４５重量部）、その他無機フィラー１０〜８０重量部（好ましくは１２〜７５重量部）およびカーボンブラック５〜８０重量部（好ましくは８〜７５重量部）からなり、当該補強剤の総量が８０〜１５０重量部（好ましくは８２〜１４０重量部）となるように併用配合される。当該アルミナの配合量が５重量部未満であると、ウェット性能の向上および転がり抵抗の低減効果が不十分となるので好ましくなく、逆に５０重量部を超えると、ゴム組成物の比重が大幅に増加し、タイヤトレッドに使用した場合に、かえって転がり抵抗を悪化させるので好ましくない。また、当該補強剤の総量が、８０重量部未満であると、ゴム組成物の剛性が不十分となり、タイヤトレッドに使用した場合、タイヤのハンドリング性が悪化するので好ましくなく、逆に、１５０重量部を超えると、加工性が悪化し、補強剤をゴム中に十分に分散させることが困難となるために、所望の効果が得られなくなるので好ましくない。

前記補強剤の一としてのアルミナには、特に、ＢＥＴ比表面積が５０〜２５０ｍ²／ｇ（より好ましくは５５〜２２０ｍ²／ｇ）、平均結晶サイズが１０〜１００ｎｍ（より好ましくは１２〜９０ｎｍ）、Ａｌ₂Ｏ₃純度が９０％以上（より好ましくは９２％以上）であるものを用いることが、ウェット性能の向上と転がり抵抗の低減効果を十分得るため好ましい。

また、前記補強剤としての「その他無機フィラー」としては、例えば、シリカ、クレー、炭酸カルシウム、タルク、二酸化チタン、水酸化マグネシウム、シリコンカーバイドなどの「白色系無機フィラー」が挙げられる。また、シリカとしては、例えば、乾式法ホワイトカーボン、湿式法ホワイトカーボン、コロイダルシリカおよび沈降シリカなどが挙げられるが、これらのうち、特に、含水ケイ酸を主成分とする湿式法ホワイトカーボンの使用が好ましい。これらシリカのＢＥＴ比表面積は、５０〜４００ｍ²／ｇ（より好ましくは１００〜２５０ｍ²／ｇ）であることが好適である。

また、前記補強剤の一としてのカーボンブラックとしては、特に、窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が７５〜２５０ｍ²／ｇ（より好ましくは８０〜２００ｍ²／ｇ）であり、ＤＢＰ吸油量が３０〜８０ｃｍ³／１００ｇ（より好ましくは４０〜７５ｃｍ³／１００ｇ）で、窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）／ヨウ素吸着量（ＩＡ）の比が１.１〜３.０（より好ましくは１.１５〜３.０）であるものを用いることが、ゴム組成物の強度や耐摩耗性をタイヤトレッド用として十分なものとし、硬度の温度依存性を小さくし、また、転がり抵抗の改善効果を大きくするなどのため好ましい。

更に、本発明のゴム組成物では、アルミナおよびその他無機フィラーの総量に対して、５〜２５容量％（より好ましくは７〜２２容量％）の含硫黄シランカップリング剤を配合することが、ウェット性能の向上および転がり抵抗の低減のため好ましい。かかる有効な含硫黄シランカップリング剤としては、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、ビス−[３−(トリエトキシシリル)−プロピル]テトラスルフィド、３−トリメトキシシリルプロピル−Ｎ,Ｎ−ジメチルチオカルバモイル−テトラスルフィド、トリメトキシシリルプロピル−メルカプトベンゾチアゾールテトラスルフィド、トリエトキシシリルプロピル−メタクリレート−モノスルフィドおよびジメトキシメチルシリルプロピル−Ｎ,Ｎ−ジメチルチオカルバモイル−テトラスルフィドなどが挙げられる。

本発明に係るゴム組成物には、前記した各種成分に加えて、更に、加硫または架橋剤、加硫または架橋促進剤、各種オイル、老化防止剤、充填剤、可塑剤などのタイヤ用、その他一般ゴム用の各種配合剤を配合することができ、かかる配合物は、汎用のゴム用混練機、例えば、ロール、バンバリーミキサー、ニーダー等で混練し、次いで加硫して、ゴム組成物として使用することができる。これら配合剤も、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。

以下、実施例および比較例によって本発明を更に詳しく説明するが、本発明の技術的範囲をこれらの実施例に限定するものでないことは言うまでもない。

ゴム組成物の作製
以下の表１における各例に示した配合に従い、加硫促進剤および硫黄を除いたゴムおよび配合剤を１６Ｌのバンバリー型混合機にて約５分間混合し、マスターバッチを作製した。この時、混合放出時のマスターバッチの温度は約１５０℃であった。このマスターバッチと残りの硫黄および加硫促進剤を再度１６Ｌのバンバリー型混合機で約１.５分間混合してゴム組成物を得た。このゴム組成物をトレッド部に用いたサイズ２２５／４５Ｒ１７のタイヤを試作し、各試験に供した。

試験法
１）ウェット制動試験：試験タイヤを排気量２５００ｃｃの車に装着し、撒水したアスファルト路面を初速１００ｋｍ／時間で走行し、制動したときの制動距離を測定し、比較例１を１００として指数表示した。数値が大きい程、制動性が良好であることを示す。
２）転がり抵抗試験：ドラム径１７０７ｍｍの室内ドラム式タイヤ転動抵抗試験機によって測定した。測定条件は、ＪＡＴＭＡＹ／Ｂ２００３年版を準用した。

実施例１〜４および比較例１〜４
結果を表１に示す。

上記表１の結果から見て、アルミナ、シリカおよびカーボンブラックを所定割合量で配合した無機補強剤を用いた本発明のゴム組成物では、ウェット制動性および転がり抵抗性が共に向上していることが分る。

本発明のゴム組成物は、上記した特性・性能を有するので、タイヤトレッド用部材としての使用、特に、これをトレッド部に配したトレッド展開幅が１６０ｍｍ以上の空気入りタイヤとして用いることが、極めて有効である。

Claims

溶液重合により得られるジエン系ゴムを主体とした平均ガラス転移温度が−５０〜−１５℃のゴム１００重量部に、アルミナ５〜５０重量部、その他無機フィラー１０〜８０重量部およびカーボンブラック５〜８０重量部を配合してなり、かつ当該アルミナ、その他無機フィラーおよびカーボンブラックの総量が８０〜１５０重量部であるゴム組成物。
前記ジエン系ゴムには、少なくとも一種の芳香族ビニル−共役ジエン共重合体ゴムが５０〜１００重量部含まれ、かつ当該芳香族ビニル−共役ジエン共重合体ゴムは、芳香族ビニルを２５〜４５重量％含み、共役ジエン全結合量中の１,２−結合量が１０〜５５％であり、ガラス転移温度が−４０〜−１５℃であることを特徴とする、請求項１に記載のゴム組成物。
前記アルミナが、ＢＥＴ比表面積５０〜２５０ｍ²／ｇ、平均結晶サイズ１０〜１００ｎｍ、Ａｌ₂Ｏ₃純度９０％以上であることを特徴とする、請求項１または２に記載のゴム組成物。
前記アルミナおよびその他無機フィラーの総量に対して、５〜２５容量％の含硫黄シランカップリング剤を配合することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のゴム組成物。
前記カーボンブラックが、窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）７５〜２５０ｍ²／ｇであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のゴム組成物。
前記カーボンブラックが、ＤＢＰ吸油量３０〜８０ｃｍ³／１００ｇ、窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）／ヨウ素吸着量（ＩＡ）が１.１〜３.０であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のゴム組成物。
請求項１〜６のいずれか１項に記載のゴム組成物をトレッド部に配した、トレッド展開幅が１６０ｍｍ以上の空気入りタイヤ。