JP2006257164A - タイヤ用ゴム組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】 シリカ配合ジエン系ゴムの機械的性質を維持しつつ、生産性及び加工性を改良する。
【解決手段】 ジエン系ゴム１００重量部、シリカ１０〜１５０重量部、式（Ｉ）：
【化１】

（式中、Ｒ¹は独立にメチル基、エチル基又はフェニル基を示し、Ｒ²は独立に水素又は有機基を示し、Ｒ³は独立にアルキル基又はアシル基を示し、ｍは０又は１以上の整数であり、ｎは１以上の整数である）
の繰り返し単位を有する数平均分子量が２００〜１００，０００のポリシロキサン０．５〜２０重量部及び有機過酸化物０．０１〜５重量部を含むタイヤ用ゴム組成物。
【選択図】 なし

Description

本発明は、タイヤ用ゴム組成物に関し、更に詳しくは、十分な機械的性質を維持しつつ、シリカ配合ゴムの、生産性と加工性を改良したタイヤ用ゴム組成物に関する。

各種ゴムにシリカを配合したシリカ配合ゴムは、ゴム組成物の転がり抵抗とウェット性能の改良に効果的であるとして注目を浴びているが（例えば特許文献１参照）、加硫速度が遅く、しかも、スコーチタイムが早いため、タイヤの生産性及び加工性に問題があった。

特開２００２−１２１３２７号公報

従って、本発明は、十分な機械的性質を維持しつつ、シリカを配合したジエン系ゴム組成物の生産性と加工性を改良することを目的とする。

本発明に従えば、ジエン系ゴム１００重量部、シリカ１０〜１５０重量部、式（Ｉ）：

（式中、Ｒ¹は独立にメチル基、エチル基又はフェニル基を示し、Ｒ²は独立に水素又は有機基を示し、Ｒ³は独立にアルキル基又はアシル基を示し、ｍは０又は１以上の整数であり、ｎは１以上の整数である）
の繰り返し単位を有する数平均分子量が２００〜１００，０００のポリシロキサン０．５〜２０重量部及び有機過酸化物０．０１〜５重量部を含んでなるタイヤ用ゴム組成物が提供される。

本発明によれば、ジエン系ゴムに前記式（Ｉ）の特定のポリシロキサン及び有機過酸化物を配合することにより、破断エネルギー密度を同等以上に保ちながら、スコーチタイムの延長及び加硫速度の短縮をはかることができる。

本発明者らは、前記課題を解決すべく研究を進めた結果、ジエン系ゴム１００重量部に対して、シリカ１０〜１５０重量部、好ましくは１５〜１４０重量部、数平均分子量が２００〜１００，０００、好ましくは５００〜５０，０００のポリシロキサン０．５〜２０重量部、好ましくは０．６〜１５重量部、有機過酸化物０．０１〜５重量部、好ましくは０．１〜３重量部を配合することにより、十分な機械的性質を保持しながら、タイヤ生産性及び加工性を改良したタイヤ用ゴム組成物を得ることに成功し、更に好ましくは、これに、硫黄０．０１〜１０重量部、更に好ましくは０．１〜５重量部を配合することにより、機械的特性を向上させることに成功した。

上記シリカの配合量が少ないと、シリカによる転がり抵抗とウェット性能の改善効果が不十分になるおそれがあるので好ましくなく、多いとゴム組成物の混合加工性が悪化するおそれがあるので好ましくない。一方、ポリシロキサン（Ｉ）の配合量が少ないと、シリカの分散が不十分となるおそれがあり、逆に多いと、シリカと結合しないポリシロキサンが加硫物からしみ出す（ブリード）おそれがあるので好ましくない。有機過酸化物の配合量が少ないと、所望の効果が得られにくくなり、逆に多いと、ゴムが硬くなりすぎて、かえって機械的性質が悪化するおそれがあるので好ましくない。

本発明において使用するジエン系ゴムとしては、例えば各種天然ゴム（ＮＲ）、各種ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、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）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）などをあげることができ、これらは単独又は任意の混合物として使用することができる。本発明において使用するシリカは、ゴム業界、特にタイヤ業界において使用することができる任意のシリカとすることができる。

本発明において使用するポリシロキサンは前記構造式（Ｉ）で表わされる任意のポリシロキサンとすることができる。かかるポリシロキサンは、シラノール基と反応するアルコキシシリル基又はアシロキシシリル基を有し、シリカ粒子の表面を覆って潤滑効果を示す大きさ、例えば数平均分子量が２００〜１００，０００、好ましくは５００〜５０，０００のポリマー（又はオリゴマー）である必要がある。従って、前述式（Ｉ）の繰り返し単位において、≡Ｓｉ−Ｏ−Ｒ³基の存在が必須であり、このため、ｎは１以上、好ましくは５〜１，０００であり、ｍはゼロであってもよいが、水素基や他の有機基があってもよい。かかるポリシロキサンは公知物質であり、例えば式（Ｉ）のシロキサン構造に相当するポリアルキルハイドロジェンシロキサンとアルコール又はカルボン酸とを触媒の存在下に反応させることより製造することができる。
ポリアルキルハイドロジェンシロキサンについては例えば特開平９−１１１０４４号公報に更に記載されている通りである。

前記アルコールとしては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘプタノール、オクタノール、オクタデカノール、フェノール、ベンジルアルコール、の他に、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテルなど酸素原子を有するアルコールを例示することができる。カルボン酸としては酢酸、プロピオン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ミリスチン酸などを例示することができる。触媒としては、塩化白金酸、白金−エーテル錯体、白金−オレフィン錯体、ＰｄＣｌ₂（ＰＰｈ₃）₂，ＲｈＣｌ₂（ＰＰｈ₃）₂、オクチル酸錫、オクチル酸亜鉛、又は酸、塩基触媒が使用できる。

本発明において使用するポリシロキサンは、前述の通り、その末端基には特に限定はなく、製造時に使用した原料の種類によって定まるものであり、例えば、トリメチルシリル基、メチルジフェニルシリル基、トリフェニルシリル基の他、有機基であってもよい。

前記式（Ｉ）において、Ｒ¹はメチル基、エチル基又はフェニル基を示し、Ｒ²は水素又は有機基を示し、有機基としては、例えばＣＨ₃，Ｃ₂Ｈ₅、スチレン残基、ジビニルベンゼン残基、リモネン残基、ブタジエン残基、イソプレン残基などをあげることができる。Ｒ³としてはＣＨ₃，Ｃ₂Ｈ₅などの炭素数１〜３６のアルキル基、炭素数１〜３６のアシル基などをあげることができる。

本発明において使用する有機過酸化物としては、例えばジクミルパーオキサイド、ジタ−シャリ−ブチルペロキシジイソプロピルベンゼン、２，５−ジメチル２，５−ジタ−シャリ−ブチルペロキシヘキシン−３、２，５−ジメチル２，５−ジタ−シャリ−ブチルペロキシヘキサン、ｎ−ブチル−４，４−ジタ−シャリ−ブチルペロキシバレレートなどをあげることができる。

本発明の好ましい態様のように、ゴム組成物中に有機過酸化物と硫黄を併用することによって、機械的性質が向上する。この硫黄の配合量が少ないと、所望の改良効果が得られにくく、逆に多いと、ゴムが硬くなりすぎ、かえって機械的性質が悪化するおそれがあるので好ましくない。

本発明に係るゴム組成物には、前記した成分に加えて、カーボンブラック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１〜３及び比較例１〜３
サンプルの調製
表Ｉに示す配合において、加硫促進剤、硫黄及び有機過酸化物を除く成分を１．７リットルの密閉型ミキサーで５分間混練し、１５５±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、硫黄及び有機過酸化物をオープンロールで混練し、ゴム組成物を得た。このゴム組成物を用いて以下に示す試験法で未加硫物性を評価した。結果は表Ｉに示す。

次に得られたゴム組成物を１５×１５×０．２cmの金型中で１７０℃で２０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Ｉに示す。

物性評価試験方法
ムーニースコーチ試験（ＭＬ₁₊₄５ｕｐ）：ＪＩＳ Ｋ６３００に準じて、温度１２５℃においてムーニー粘度が５ムーニー単位上昇する時間を測定した。数値が大きい方がよい。
レオメーター試験（Ｔ９５）：ＪＩＳ Ｋ６３００に基づき、１６０℃にて９５％加硫度に達する時間を測定した。
引張試験（破断エネルギー密度）：ＪＩＳ Ｋ６２５１に従って、ダンベル状３号形の試験片を切断に至るまで伸長したときの応力−歪曲線が囲む面積を求めた。

表Ｉ脚注
ＶＳＬ５０２５：Ｂａｙｅｒ製ＳＢＲ（３７．５phr油展）
Ｎｉｐｏｌ １２２０：日本ゼオン（株）製ＢＲ
Ｎｉｐｓｉｌ ＡＱ：日本シリカ工業（株）製シリカ

ポリシロキサン：以下の方法で合成したものを用いた。
ポリメチルハイドロジェンシロキサン（ＫＦ９９、信越化学工業（株）製）２００ｇ、エタノール１２０ｇを混ぜ、塩化白金酸１％イソプロピルアルコール溶液４０μｌを添加、８０℃で１０時間反応させ合成した。この化合物の推定構造は、式（Ｉ）において、
Ｒ¹＝ＣＨ₃，Ｒ²＝Ｈ，Ｒ³＝Ｃ₂Ｈ₅，ｍ：ｎ＝２１：７９、（ｍ＋ｎ）＝３０である。

ジエチレングリコール：日本触媒（株）製
Ｓｉ−６９：デッグサ製シランカップリング剤
ショウブラック Ｎ３３９：昭和キャボット（株）製カーボンブラック
酸化亜鉛３種：正同化学工業（株）製酸化亜鉛
ビーズステアリン酸：日本油脂（株）製ステアリン酸
ＳＡＮＴＯＦＬＥＸ ６ＰＰＤ：ＦＬＥＸＳＹＳ製老化防止剤
プロセスＸ−１４０：ジャパンエナジー（株）製石油系軟化剤
硫黄：（株）鶴見化学工業製
ノクセラーＣＺ：大内新興化学工業（株）製加硫促進剤
サンセラーＤ−Ｇ：三新化学工業（株）製加硫促進剤
ペロキシモンＦ−４０：日本油脂（株）製有機過酸化物（ジタ−シャリ−ブチルペロキシジイソプロピルベンゼン、不活性固体希釈品、純度４０％）

本発明は、十分な機械的性質を維持しつつ、シリカ配合ジエン系ゴム組成物の、生産性と加工性を改良することができるので、タイヤトレッドやサイド用ゴム組成物などとして極めて有用である。

Claims (2)

1. ジエン系ゴム１００重量部、シリカ１０〜１５０重量部、式（Ｉ）：
   

   

   （式中、Ｒ¹は独立にメチル基、エチル基又はフェニル基を示し、Ｒ²は独立に水素又は有機基を示し、Ｒ³は独立にアルキル基又はアシル基を示し、ｍは０又は１以上の整数であり、ｎは１以上の整数である）
   の繰り返し単位を有する数平均分子量が２００〜１００，０００のポリシロキサン０．５〜２０重量部及び有機過酸化物０．０１〜５重量部を含んでなるタイヤ用ゴム組成物。
2. 硫黄０．０１〜１０重量部を更に含む請求項１に記載のタイヤ用ゴム組成物。