JP2006037046A - 鱗片状シリカを含むタイヤ用ゴム組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】 高モジュラスで低発熱性のタイヤ用ゴム組成物の提供。
【解決手段】 （Ａ）少なくとも１種のゴム成分、（Ｂ）鱗片状シリカ及び（Ｃ）加硫剤を含むタイヤ用ゴム組成物。
【選択図】 なし

Description

本発明は鱗片状シリカをゴム中に均一に分散させた、加硫剤を含む低発熱性で高モジュラスのタイヤ用ゴム組成物に関する。

シリカをゴムに配合することで、カーボンブラック等を配合した場合に比較して、発熱性などが改良でき、また発熱性や引張強度などの加硫特性をさらに向上させるために、特有のシランカップリング剤や配合剤などを配合する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。かかるシリカ配合ゴム組成物をタイヤ等の用途に用いる場合、発熱性や強度などを更に向上させることが求められている。発熱性や加硫特性を向上させるためには、このような特有な配合剤等を多量に配合する必要があるが、スコーチ性などの未加硫特性への影響や原料価格の上昇につながるという問題がある。

特開平８−３２５２７８号公報

本発明の目的は、アスペクト比の大きい鱗片状シリカを用いて高モジュラスで低発熱性のタイヤ用ゴム組成物を提供することにある。

本発明の第一の態様に従えば、（Ａ）少なくとも１種のゴム成分、（Ｂ）鱗片状シリカ及び（Ｃ）加硫剤を含んでなるタイヤ用ゴム組成物が提供される。

本発明の第二の態様に従えば、（Ａ）少なくとも１種のゴムラテックス及び（Ｂ）鱗片状シリカ水系スラリーを混合し、この混合液を少なくとも１種のアルコールを用いて凝固析出した混合物を、脱水及び乾燥し、これに（Ｃ）加硫剤を配合して得られる（Ａ）少なくとも１種のゴム成分、（Ｂ）鱗片状シリカ及び（Ｃ）加硫剤を含んでなるタイヤ用ゴム組成物が提供される。

本発明の第三の態様に従えば、ポリブタジエンゴム３０重量部以上を含み、かつ天然ゴム、イソプレンゴム、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム、ニトリル−ブタジエン共重合体ゴム及びブチルゴムの中から選ばれた少なくとも一種のジエン系ゴム７０重量部以下のゴム分合計１００重量部に対して、鱗片状シリカ１５０重量部以下を配合した（Ａ）少なくとも１種のゴム成分、（Ｂ）鱗片状シリカ及び（Ｃ）加硫剤を含んでなるタイヤ用ゴム組成物が提供される。

本発明に従って、高アスペクト比のシリカである鱗片状シリカをゴム組成物中に配合することによって、発熱性を低くすることができ、さらに水系でマスターバッチを作製すると、鱗片状シリカがゴム中に均一に分散し、従来より著しく高いモジュラスを得ることができた。特に本発明の第三の態様に従えば、加工性及び補強性を低下させることなく、従来のシリカ配合と比べて、発熱性を低くすることができ、さらに高いウェット制動性能を実現することができる。

本発明者らは、鱗片状シリカをゴム中に配合させたゴム組成物について鋭意検討を進めた結果、ゴム成分をスラリー状で鱗片状シリカと混合し、これに加硫剤を配合したゴム組成物は驚くべきことに低発熱性で著しく高モジュラスの加硫ゴムを与えることを見出し、本発明をするに至った。また、上記の方法によれば、必要な補強性を得るためのシリカ充填量は、従来と比較して少量で十分であるので、更なる低発熱化をはかることが可能であり、経済面においても利点がある。

本発明に従ってゴム組成物は、少なくとも一種のゴムラテックスと鱗片状シリカの水系スラリーとを混合し、充分撹拌して均一化した後、一種又はそれ以上のアルコール（例えばメタノール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコールなど）で凝固析出させ、乾燥し、更にこれに加硫剤、その他の配合剤を混合することによって製造することができる。なお、スラリー混合液とアルコールとは一方に他方を、又は他方に一方を添加して行なってもよく、同時に添加混合してもよい。

本発明において使用するゴムラテックスとしては、各種天然ゴムラテックスや、各種ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、各種スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、各種ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、各種ニトリル−ブタジエン共重合体ゴム（ＮＢＲ）、各種ブチルゴム（ＩＩＲ）などの合成ゴムラテックスを用いることができる。これらはすべて市販品を用いても、適切に合成しても良く、本発明においてはそれらを用いることができる。

本発明において使用する鱗片状シリカは一次粒子の厚さが好ましくは１〜１０００nm、更に好ましくは５〜１００nmで、アスペクト比（平均面径／厚さの比）が好ましくは１０又はそれ以上のものを使用するのが好ましく、かかるシリカは市販品を用いることができる。本発明においてはかかる鱗片状シリカを水系スラリー（スラリー中のシリカ濃度については特に限定はないが、好ましくは５〜３０重量％、更に好ましくは１０〜２０重量％）として、前記ゴムラテックスと混合する。

本発明においてゴムラテックスと鱗片状シリカのスラリーとの混合比には特に限定はないが、加硫剤を加えたゴム組成物中におけるシリカ／ゴム比（重量比）が０．０１〜０．５になるように調整するのが好ましい。

本発明のゴム組成物に配合する加硫剤（Ｃ）は前記ゴム分を加硫することができる、硫黄その他の任意の加硫剤とすることができ、その配合量は従前の一般的な配合とすることができ、例えばゴム１００重量部当り、好ましくは０．１〜１０重量部とすることができる。

本発明に係るゴム組成物には、前記した必須成分に加えて、他のゴム成分、カーボンブラックや他のシリカなどのその他の補強剤（フィラー）、加硫又は架橋促進剤、各種オイル、老化防止剤、可塑剤などのタイヤ用、その他一般ゴム用に一般的に配合されている各種添加剤を配合することができ、かかる添加剤は一般的な方法で混練、加硫して組成物とし、加硫又は架橋するのに使用することができる。これらの添加剤の配合量は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、実施例によって本発明を更に説明するが、本発明の範囲をこれらの実施例に限定するものでないことはいうまでもない。

実施例１〜４及び比較例１〜２
鱗片状シリカマスターバッチの調製
水分散鱗片状シリカ（洞海化学工業（株）製サンラブリーＬＦＳ ＨＮ−０５０）とＳＢＲラテックス（日本ゼオン（株）製Ａ９７２５ＨＴ，ＳＢＲ１５０２ラテックス）を混合した後、メタノールを加えて凝固させ、真空加熱乾燥した（シリカ含有量はＴＧＡで測定、配合量によってシリカ量は調節可能）。

サンプルの調製
表Ｉに示す配合において、加硫促進剤と硫黄を除く成分を６００ミリリットルの密閉型ミキサーで５分間混練し、１６５±５℃に達したときに内容物を放出してマスターバッチを得た。このマスターバッチに加硫促進剤と硫黄をオープンロールで混練し、ゴム組成物を得た。

次に得られたゴム組成物を１５×１５×０．２cmの金型中で１６０℃で３０分間加硫して加硫ゴムシートを作製し、以下に示す試験法で加硫ゴムの物性を測定した。結果は表Ｉに示す。

ゴム物性評価試験法
１００％モジュラス：ＪＩＳ Ｋ−６２５１に準拠して測定し、その結果を、比較例１の値を１００とし、指数表示した。
ｔａｎδ（６０℃）：伸長型粘弾性測定機（東洋精機（株）製）を使用して初期伸長１０％、歪率±２％、周波数２０Hz条件で温度６０℃で測定した。これも各測定値を比較例１の値を１００として指数表示した。この値が小さい方が発熱が少ないことを示す。

表Ｉ脚注
＊１：日本ゼオン（株）製ＳＢＲ
＊２：日本シリカ（株）製シリカ（Ｎｉｐｓｉｌ ＡＱ）
＊３：洞海化学工業（株）製サンラブリーＣ
＊４：デッグッサ（株）製Ｓｉ６９
＊５：正同化学工業（株）製酸化亜鉛３種
＊６：日本油脂（株）製ビーズステアリン酸 ＹＲ
＊７：ＦＬＥＸＳＹＳ社製ＳＡＮＴＯＦＬＥＸ ６ＰＰＤ
＊８：細井化学工業製油処理イオウ
＊９：大内新興化学工業（株）製ノクセラーＣＺ−Ｇ
＊１０：住友化学工業（株）製ソクシノール Ｄ−Ｇ

実施例５及び比較例３〜４
サンプルの調製
表IIに示す配合において、加硫促進剤と硫黄を除く成分を６００ミリリットルの密閉型ミキサーで５分間混練し、１６５±５℃に達したときに内容物を放出してマスターバッチを得た。このマスターバッチに加硫促進剤と硫黄をオープンロールで混練し、ゴム組成物を得た。得られたゴム組成物の物性を下記方法で試験し、結果を表IIに示した。

次に得られたゴム組成物を１５×１５×０．２cmの金型中で１６０℃で３０分間加硫して加硫ゴムシートを作製し、以下に示す試験法で加硫ゴムの物性を測定した。結果は表Ｉに示す。

表II脚注
＊１：ＰＴ，ＰＡＮＴＪＡ ＳＵＲＴＡ製ＳＩＲ２０
＊２：日本ゼオン（株）製ＮＩＰＯＬ ＢＲ１２２０
＊３：昭和キャボット（株）製ショウブラックＮ２２０
＊４：東ソー・シリカ（株）製ニップシールＡＱ
＊５：洞海化学工業（株）製サンラブリーＣ
＊６：正同化学工業（株）製酸化亜鉛３種
＊７：日本油脂（株）製ビーズステアリン酸ＹＲ
＊８：ＦＬＥＸＳＹＳ製ＳＡＮＴＯＦＬＥＸ ６ＰＰＤ
＊９：細井化学工業（株）製油処理イオウ
＊１０：大内新興化学工業（株）製ノクセラーＣＺ−Ｇ
＊１１：住友化学工業（株）製ソクシノールＤ−Ｇ

ゴム物性評価試験法
ムーニー粘度：ＪＩＳ Ｋ６３００に準拠して１００℃で未加硫ゴムの粘度を測定、加工性の指標となる。小さい方が好ましい。
スコーチ時間：ＪＩＳ Ｋ６３００に準拠して測定、長い方が加工および貯蔵安定性が優れている。
Ｔ９５：キュラストメーターにて測定（ＪＩＳ Ｋ６３００に準拠）１６０℃下でのトルク・時間曲線において、最大トルクの９５％を示す時間を示す。短い方が加硫が速い。
１００％及び３００％モジュラス（Ｍ１００及びＭ３００）：ＪＩＳ Ｋ−６２５１に準拠して測定。

ｔａｎδ（６０℃）：伸長型粘弾性測定機（東洋精機（株）製）を使用して初期伸長１０％、歪部±２％、周波数２０Hz条件で温度６０℃で測定した。その測定値を比較例３の値を１００として表IIに指数表示した。この値が小さい方が発熱が少ないことを示す。
氷上制動性能：−５℃氷上とゴムの摩擦係数を変えて測定、値が大きい方が氷上制動性能に優れている。

以上の通り、本発明に従えば、高アスペクト比の燐片状シリカをゴム中に均一に分散させることによって高モジュラスで低発熱性のゴム組成物を得ることができるので、空気入りタイヤ、免震ゴム材料、コンベアベルト、その他工業用ゴム製品などに有用である。

Claims (5)

1. （Ａ）少なくとも１種のゴム成分、（Ｂ）鱗片状シリカ及び（Ｃ）加硫剤を含んでなるタイヤ用ゴム組成物。
2. （Ａ）少なくとも１種のゴムラテックス及び（Ｂ）鱗片状シリカ水系スラリーを混合し、この混合液を少なくとも１種のアルコールを用いて凝固析出した混合物を、脱水及び乾燥し、これに（Ｃ）加硫剤を配合して得られる請求項１に記載のタイヤ用ゴム組成物。
3. ポリブタジエンゴム３０重量部以上を含み、かつ天然ゴム、イソプレンゴム、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム、ニトリル−ブタジエン共重合体ゴム及びブチルゴムの中から選ばれた少なくとも一種のジエン系ゴム７０重量部以下のゴム分合計１００重量部に対して、鱗片状シリカ１５０重量部以下を配合した請求項１又は２に記載のタイヤ用ゴム組成物。
4. 鱗片状シリカ一次粒子の厚さが１〜１０００nmである請求項１〜３のいずれか１項に記載のタイヤ用ゴム組成物。
5. 鱗片状シリカのアスペクト比が１０又はそれ以上である請求項１〜４のいずれか１項に記載のタイヤ用ゴム組成物。