JP2006131718A - ゴム組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】 耐摩耗性を損なうことなく、ウェット制動性能及び低転がり抵抗性能を両立させた、また耐疲労特性を損なうことなく、低発熱性能に優れたゴム組成物の提供。
【解決手段】 ジエン系ゴム１００重量部及び平均粒子直径が１〜３０ｎｍで繊維長が１．５〜５．０μｍのアタパルジャイト２〜５０重量部を含んでなるゴム組成物。
【選択図】 なし

Description

本発明はゴム組成物に関し、更に詳しくは、耐摩耗性を損なうことなく、ウェット制動性能及び低転がり抵抗性能を両立させたタイヤトレッド用に好適なゴム組成物並びに耐疲労特性を損なうことなく低発熱性能に優れたタイヤサイドウォール用に好適なゴム組成物に関する。

ゴム組成物にシリカを配合することによって加硫ゴムのウェット性能を向上させると共に転がり抵抗を低減させる技術が知られている（例えば特許文献１参照）。一方、ゴム組成物に極性フィラーを配合することによって同様な効果を得る試みがなされており、例えばカオリナイト、セリライト、雲母粉などの補強性の低い極性粒子の配合によってゴム組成物の氷上性能を改善できる配合が得られるようであるが（例えば特許文献２参照）、かかる添加剤を配合した場合にはゴム組成物の摩耗性能が大幅に低下するという問題があることを確認した。

一方、近年、タイヤのキャップトレッドだけでなく、サイドウォールなどの部材にも低発熱化が求められている。そのため、タイヤのサイドウォールの低発熱化を達成すべく、ゴム組成物に粒径が大きなカーボンブラックを低配合量で使用することが提案されているが（例えば特許文献３参照）、かかる配合では耐疲労特性などの諸耐久性の低下を招くことを確認した。

特開平３−２５２４３１号公報 特開平７−９０１２２号公報 特開昭６１−１０６６８６号公報

従って、本発明の目的は、耐摩耗性を損なうことなく、ウェット制動特性及び低転がり特性の両特性に優れた、特にタイヤトレッド用として好適なゴム組成物を提供することにある。

本発明の他の目的は、耐疲労特性を損なうことなく、優れた低発熱性を示す、特にタイヤのサイドウォール用として好適なゴム組成物を提供することにある。

本発明に従えば、ジエン系ゴム１００重量部及び平均粒子直径が１〜３０ｎｍで繊維長が１．５〜５．０μｍのアタパルジャイト２〜５０重量部を含んでなるゴム組成物が提供される。

本発明に従えば、またアタパルジャイト配合量の２〜２０重量％の量の硫黄含有シランカップリング剤を更に含むゴム組成物が提供される。

本発明に従えば、前記ゴム組成物において、更にジエン系ゴムがスチレンブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）及びポリブタジエンゴム（ＢＲ）を含み、ＳＢＲの比率が全ゴム量の３０重量％以上で、ＳＢＲとＢＲとの合計量が全ゴム量の６０重量％以上であるタイヤトレッド用ゴム組成物が提供される。

本発明に従えば、更にまた前記ゴム組成物において、ジエン系ゴムが天然ゴム（ＮＲ）及びポリブタジエンゴム（ＢＲ）を含み、ＮＲの比率が全ゴム量の３０重量％以上で、ＮＲとＢＲとの合計量が全ゴム量の６０重量％以上であるサイドウォール用ゴム組成物が提供される。

本発明によれば、ジエン系ゴムにアタパルジャイトを配合することにより、耐摩耗性を損なうことなく、特にタイヤトレッド用ゴム組成物として望まれるウェット制動性能の向上及び転がり抵抗の低減の両特性を両立させ、更にはムーニー粘度の低減による加工性改善が可能となり、特にサイドウォール用ゴム組成物として望まれる低発熱性と耐疲労特性の両立が可能となる。

本発明に従ったゴム組成物に使用されるジエン系ゴムはタイヤ用として使用できる任意のジエン系ゴムであり、具体的には天然ゴム（ＮＲ）、ポリイソブレンゴム（ＩＲ）、各種ブタジエンスチレン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、各種ポリブタジエンゴム（ＢＲ）などを主成分として用いることができ、その他各種アクリロニトリル−ブタジエン共重合体などを配合することができる。

本発明に係るゴム組成物において使用するアタパルジャイトは、天然に産する、公知のマグネシウム、アルミニウムの塩基性含水ケイ酸塩鉱物であり、古くから知られている。なお、アタパルジャイトは市販されており、例えばＡｃｔｉ−Ｇｅｌ２０８（Ａｃｔｉｖｅ Ｍｉｎｅｒａｌｓ Ｃｏｍｐａｎｙ）などの市販品を本発明において用いることができる。本発明において使用するアタパルジャイトは平均粒子直径が１〜３０ｎｍ、好ましくは２〜２０ｎｍで、繊維長が１．５〜５．０μｍ、好ましくは１．５〜４μｍのものを用いる。この平均粒子直径が小さ過ぎるとゴム中でアタパルジャイトの再凝集が起こり分散性が悪化するので好ましくなく、逆に大き過ぎると補強性が低下し、耐摩耗性も低下するので好ましくない。また本発明のアタパルジャイトの繊維長が短過ぎるとアタパルジャイトの分散性が悪化するので好ましくなく、逆に多過ぎるとアタパルジャイトの微細化・微分散が不十分となるので好ましくない。

本発明に従ったゴム組成物に配合するアタパルジャイトの配合量は、ジエン系ゴム１００重量部当り、２〜５０重量部、好ましくは３〜４０重量部である。この量が少な過ぎると粘弾性特性の改善効果がみられないので好ましくなく、逆に多過ぎるとアタパルジャイトの再凝集が起り分散性が悪化するので好ましくない。

本発明の第一の態様ではジエン系ゴムとして、ＳＢＲを主体とする夏用乗用車用ゴム配合又は乗用車用サイドウォール用ゴム配合に、高純度のマグネシア・アルミナ・シリケートからなるアタパルジャイト（アクチゲル）と硫黄含有シランカップリング剤を配合し、アクチゲルの極性基とシランカップリング剤が反応する条件にて、例えば１４０〜１５０℃で１〜１０分間混練りを行い、加硫する。

一方、乗用車用のキャップトレッド用ゴム組成物においては、ジエン系ゴム中のＳＢＲの比率は全ゴム量の３０重量％以上、好ましくは３０〜９０重量％でＳＢＲとＢＲとを合わせた合計ゴムの比率は全ゴム量に対して６０重量％以上、好ましくは６５〜９０重量％で、アタパルジャイトの直径は３〜３０ｎｍ、平均繊維長は１．５〜２．０μｍで、配合量はジエン系ゴム１００重量部に対し５〜５０重量部であるのが好ましい。

上記配合により、低発熱性、ウェット制動及び転がり抵抗に優れた、特にトレッド用ゴム組成物を得ることができる。一方、乗用車用サイドウォール用ゴム組成物においては、ＮＲ比率は全ゴム量の３０重量％以上、ＮＲとＢＲを合わせたゴムの比率が全ゴム量に対して６０重量％以上で、アタパルジャイトの直径は３〜３０ｎｍ、平均繊維長が１．５〜２．０μｍで、配合量がゴム１００重量部当り５〜５０重量部であるのが好ましい。これにより、低発熱で耐疲労特性に優れた、特にサイドウォール用として有用なゴム組成物を得ることができる。

本発明の好ましい態様では、アタパルジャイトの配合量の２〜２０重量％、好ましくは３〜１５重量％の硫黄含有シランカップリング剤を配合することによりアタパルジャイトと硫黄含有シランカップリング剤との反応が効率的に起こり分散が向上する。かかる硫黄含有シランカップリング剤はゴム配合用として使用できる任意の硫黄含有シランカップリング剤、例えば特開２００２−２２０４９２号公報の段落〔００１２〕に記載のような化合物、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−メルカプス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などをあげることができる。このような硫黄含有シランカップリング剤としてはデグッサ社製のビス−（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド（Ｓｉ６９）などの市販品を好適に用いることができる。

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、カーボンブラックやシリカなどの補強剤（フィラー）、加硫又は架橋剤、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。

標準例１及び例１〜６
サンプルの調製
表Ｉ及びＩＩに示す配合において、加硫促進剤と硫黄を除く成分を１．７リットルの密閉型ミキサーで５分間混練し、１４５±５℃に達したときに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２０分間加硫して加硫ゴムシート及び耐摩耗性試験用の厚さ５ｍｍ直径４９ｍｍの円盤状サンプルを調製し、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及びＩＩに示す。

ゴム物性評価試験法
ｔａｎδ（０℃又は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０℃又は６０℃で測定した。結果は標準例１の値を１００として指数表示した。なお、ｔａｎδ（０℃）の値が大きいほどウェットスキッド性能が向上するので好ましく、ｔａｎδ（６０℃）の値が小さいほど転がり抵抗が小さくなるので好ましい。

ＴＢ（破断強度）：ＪＩＳ Ｋ−６２５１に準拠して測定した。結果は標準例１の値を１００として指数表示した。この値が大きいほどＴＢが大きい。

耐摩耗性：ランボーン摩擦試験機（岩本製作所（株）製）を使用して荷重５Ｎ、スリップ率２５％、時間９分、室温条件で測定し、標準例１の値を１００として指数表示した。この数値が大きいほど耐摩耗性は良好である。

表Ｉ及びＩＩ脚注
ＳＢＲ：日本ゼオン（株）製ＳＢＲ（Ｎｉｐｏｌ９５２８Ｒ）
ＢＲ：日本ゼオン（株）製ＢＲ（ＮｉｐｏｌＢＲ１２２０）
１６５ＧＲ：ローディア製シリカ（ＺＥＯＳＩＬ １６５ＧＲ）
Ｓｉ６９：デグッサ社製シランカップリング剤
ＨＡＦ：昭和キャボット（株）製カーボンブラック（ショウブラックＮ３３９）
６Ｃ：ＦＬＥＸＹＳ社製老化防止剤（ＳＡＮＴＯＦＬＥＸ ６ＰＰＤ）
ＲＤ：バイエル社製老化防止剤（ＶＵＬＫＡＮＯＸ ＨＳ／ＬＧ）
亜鉛華：東邦亜鉛（株）製酸化亜鉛（銀嶺）
ステアリン酸：日本油脂（株）製ステアリン酸（ビーズステアリン酸）
プロセスオイル：ジャパンエナジー（株）製プロセスオイル（Ｘ−１４０）
ＣＺ：大内新興化学（株）製加硫促進剤（ノクセラーＮＳ−Ｐ）
ＤＰＧ：住友化学工業（株）製加硫促進剤サンセラーＤ−Ｇ）
硫黄：細井化学工業（株）製油処理硫黄

アタパルジャイト（巴工業（株）より入手した以下のものを使用）
アタパルジャイトＩ：平均粒子径：３ｎｍ、繊維長：１．５μｍ
アタパルジャイトＩＩ：平均粒子径：３ｎｍ、繊維長：３．０μｍ
アタパルジャイトＩＩＩ：平均粒子径：４０ｎｍ、繊維長：５．０μｍ

標準例２及び例７〜１１
サンプルの調製
表ＩＩＩに示す配合において、加硫促進剤と硫黄を除く成分を１．７リットルの密閉型ミキサーで５分間混練し、１４５±５℃に達したときに放出した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１４８℃で３０分間加硫して加硫ゴムシートを調製し、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ＩＩＩに示す。

ゴム物性評価試験法
ｔａｎδ（６０℃）、ＴＢ：前述の通り。但し、結果は標準例２の値を１００として指数表示した。

耐屈曲亀裂抵抗：試作タイヤ（タイヤサイズ１９５／６５Ｒ１５（一般的な構造の空気入タイヤ））のサイドウォール中央部に周方向９０°毎に長さ５ｍｍのラジアル方向に対して４５°の角度をなすメスカットを４個入れ、空気圧１．８ｋｇ／ｍ²、荷重３６１ｋｇの条件で室内耐久試験用ドラム土で８１ｋｍ／ｈの速度で５０００ｋｍ走行した後の亀裂の長さを測定し、指数で示した。この指数が大きいほど耐疲労特性が良いことを表す。

表ＩＩＩ脚注
ＳＢＲ：日本ゼオン（株）製ＳＢＲ（Ｎｉｐｏｌ９５２８Ｒ）
ＢＲ：日本ゼオン（株）製ＢＲ（ＮｉｐｏｌＢＲ１２２０）
ＮＲ：ＲＳＳ＃４
アタパルジャイトＩＶ：巴工業（株）より入手（平均粒子径：３ｎｍ、繊維長：１．５μｍ）
Ｓｉ６９：デグッサ社製シランカップリング剤
ＦＥＦ：東海カーボン（株）製カーボンブラック（シーストＦ）
６Ｃ：ＦＬＥＸＹＳ社製老化防止剤（ＳＡＮＴＯＦＬＥＸ ６ＰＰＤ）
ＲＤ：バイエル社製老化防止剤（ＶＵＬＫＡＮＯＸ ＨＳ／ＬＧ）
亜鉛華：東邦亜鉛（株）製酸化亜鉛（銀嶺）
ステアリン酸：日本油脂（株）製ステアリン酸（ビーズステアリン酸）
プロセスオイル：ジャパンエナジー（株）製プロセスオイル（Ｘ−１４０）
ＣＺ：大内新興化学（株）製（ノクセラーＣＺ−Ｇ）
硫黄：細井化学工業（株）製油処理硫黄
ＤＰＧ：住友化学工業（株）製加硫促進剤（サンセラーＤ−Ｇ）

以上の通り、本発明に従えば、ジエン系ゴムにアタパルジャイトを配合することにより、耐摩耗性を損なうことなく、ウェット制動性能及び低転がり抵抗性能を両立させることができ、また耐疲労特性及び低発熱性能を両立させることができるので、タイヤトレッド用又はサイドウォール用として使用するのに好適なゴム組成物を得ることができる。

Claims (4)

1. ジエン系ゴム１００重量部及び平均粒子直径が１〜３０ｎｍで繊維長が１．５〜５．０μｍのアタパルジャイト２〜５０重量部を含んでなるゴム組成物。
2. アタパルジャイト配合量の２〜２０重量％の量の硫黄含有シランカップリング剤を更に含む請求項１に記載のゴム組成物。
3. 前記ジエン系ゴムがスチレンブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）及びポリブタジエンゴム（ＢＲ）を含み、ＳＢＲの比率が全ゴム量の３０重量％以上で、ＳＢＲとＢＲとの合計量が全ゴム量の６０重量％以上である請求項１又は２に記載のトレッド用ゴム組成物。
4. 前記ジエン系ゴムが天然ゴム（ＮＲ）及びポリブタジエンゴム（ＢＲ）を含み、ＮＲの比率が全ゴム量の３０重量％以上で、ＮＲとＢＲとの合計量が全ゴム量の６０重量％以上である請求項１又は２に記載のサイドウォール用ゴム組成物。