JP2006328142A - シリカ配合天然ゴム組成物及びそれを用いた空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】 ウェットグリップ、低燃費性及び耐摩耗性のバランスに優れたゴム組成物の提供。
【解決手段】 天然ゴムラテックスから水溶成分を残して水分のみを除去して乾燥させた天然ゴムを含むゴム１００重量部及びシリカ１〜２００重量部を含んでなるゴム組成物並びにそれを用いた空気入りタイヤ。
【選択図】 なし

Description

本発明はシリカ配合天然ゴム組成物及びそれを用いた空気入りタイヤに関し、更に詳しくは天然ゴムラテックス中に含まれる漿液を残留させた天然ゴムにシリカを配合したゴム中でのシリカの分散性が改良され、ウェットグリップ、低燃費性及び耐摩耗性のバランスに優れたゴム組成物並びにそれを用いた空気入りタイヤに関する。

従来、空気入りタイヤの業界において、ゴムを補強するために、カーボンブラックやシリカなどの補強性充填剤が用いられていることは周知の通りである。タイヤ用コンパウンドにカーボンブラックを充填すると、加工性が良く、また耐摩耗性等の強度の高いコンパウンドを得ることができるが、タイヤ物性の温度依存性が大きく、また発熱性が高くなり、タイヤの転がり抵抗が大きくなるという問題があった。一方、ゴム組成物中にシリカを分散性良く均一に充填すると、発熱性が低く、かつ物性の温度依存性が低くなり、ウェット性能が良好で、転がり抵抗の低いタイヤ用ゴムコンパウンドを得ることができるので（特許文献１参照）、シリカを配合する技術が注目をあびている。

しかしながら、ゴム中にシリカを配合した場合には、シリカはシリカ自身が有するシラノール基のため、シリカ同士で凝集しやすく、ゴム中に均一に分散させることが難しいという問題がある。さらに、シリカコンパウンドはアミン物質をその水素結合にて吸着させてしまう性質を有するため、ゴム組成物中に共存する加硫促進剤等を吸着してしまい、加硫時間を遅らせるという問題があることが知られている。

一方、特許文献２には天然ゴムラテックスを９０℃以上で凝固させ、クラム化し、乾燥することによってセラム液（漿液）を含む天然ゴムが記載されているが、これをシリカと配合することの記載はなく、ましてそれによって、ウェットグリップ、燃費性及び耐摩耗性がバランスしたゴム組成物が得られることの記載はない。

特開１９９５−１８８４６７号公報 特開２００３−３１３２０２号公報

従って、本発明の目的は、前述のシリカ配合天然ゴム組成物の問題点を排除して、シリカ配合天然ゴム組成物中のシリカの分散性を改善して、シリカ配合天然ゴム組成物の本来の特性を損なうことなく、ウェットグリップ、低燃費性及び耐摩耗性のバランスに優れたシリカ含有天然ゴム組成物を提供することを目的とする。

本発明に従えば、天然ゴムラテックスから水溶成分を残して水分のみを除去して乾燥させた天然ゴムを含むゴム１００重量部及びシリカ１〜２００重量部を含んでなるゴム組成物並びにそれを用いた空気入りタイヤが提供される。
本発明に従えば、更に前記ゴム組成物が天然ゴムラテックスにシリカを配合分散させた後、この混合液をパルス燃焼による衝撃波の雰囲気下に噴射して乾燥させたマスターバッチを配合したものである請求項１〜３のいずれか１項に記載のゴム組成物並びにそれを用いた空気入りタイヤが提供される。

本発明によれば、漿液成分を一定量以上含む天然ゴムにシリカを配合することにより、シリカの分散が良くなり、この組成物を用いたタイヤトレッドゴムはウェットグリップ、低燃費性及び耐摩耗性のバランスに優れている。さらにシリカをあらかじめ天然ゴムラテックスに湿式で混合し、パルス燃焼乾燥することで、シリカを取り込むための混合時間及び熱履歴を大幅に短縮することが可能となり、物性が向上すると共に、使用時はもとより製造時における二酸化炭素排出量を大幅に削減することができる。

本発明者らは前記課題を解決すべく研究を進めた結果、パルス燃焼乾燥により、漿液が残留するように（アセトン抽出量≧３．０重量％）直接乾燥させた天然ゴムを含むゴムに、シリカを配合したゴム組成物（及びそれを用いたタイヤ）は、天然ゴム中のシリカの分散が良くなり、この組成物を用いたタイヤトレッドゴムはウェットグリップ、低燃費性及び耐摩耗性のバランスに優れることを見出した。

本発明によれば、パルス燃焼乾燥により天然ゴムラテックス中の漿液（イノシトール、炭水化物、タンパク質、糖類、アンモニア、ミネラル、グルタチオン、酵素、核酸などを含む）が残留するように（アセトン抽出量≧３．０重量％）直接乾燥させた天然ゴムを含むゴムに、シリカを配合してゴム組成物、特に天然ゴムラテックスとシリカを湿式で混合し、この混合液をパルス燃焼乾燥して水を除去したマスターバッチを使用したタイヤ用ゴム組成物及びそれを用いたタイヤを得ることができる。

本発明のゴム組成物には、所望の効果を得るために、天然ゴム（固形分）１００重量％に対しシリカ１〜２００重量部、好ましくは５〜１５０重量部配合する。使用するシリカには特に限定はなく、タイヤ用として使用することができる任意のシリカを用いることができる。なおシリカとしてシリカをカップリング剤などで処理した変性シリカを用いることもできる。

本発明に従えば、天然ゴムラテックス又は予じめシリカを配合した天然ゴムラテックスを、例えば特開平７−７１８７５号公報などに記載のパルス衝撃波を発生させるパルス燃焼機を用いて、乾燥してゴムを製造する。本発明ではこのようなパルス燃焼機を用いて、好ましくは固形分濃度６０重量％以下のラテックスを、好ましくは周波数２５０〜１２００Hz、更に好ましくは３００〜１０００Hzで、好ましくは温度１４０℃以下、更に好ましくは４０〜１００℃の条件下に乾燥室にラテックスを噴射乾燥させる。

本発明に従って乾燥される天然ゴムラテックスの固形分（乾燥ゴム分）濃度は６０重量％以下であるのが好ましく、２０〜５０重量％であるのが更に好ましい。この固形分濃度が多いと、ラテックスの粘度が高くなると同時に安定性が低下するため、パルス衝撃波乾燥機に投入する際、輸送管内部で凝固したり、燃焼室への噴射がうまく行われないなどの不具合が生じる可能性がある。またこの固形分濃度が低すぎる場合は乾燥自体には問題はないが、単位時間に乾燥できるラテックスの量が減り、生産性が劣るので実用上問題が生じることがある。

天然ゴムは、経時的に粘度が増大していくことが一般的に知られている。このため従来から天然ゴム中に恒粘度剤を含ませることによって天然ゴムの粘度上昇を抑えることが行われている場合がある。本発明においても、必要に応じ、パルス燃焼による衝撃波の雰囲気下に噴射乾燥させる天然ゴムラテックス中に恒粘度剤を配合することができる。本発明において使用することができる恒粘度剤としては、前記パルス乾燥条件下において分解するおそれのない従来から一般に使用されている任意の恒粘度剤を用いることができ、具体的には例えばヒドロキシルアミン、セミカルバジド、ジメドンなどの少なくとも一種を用いることができる。これらの恒粘度剤は原料天然ゴムラテックス中の固形分（乾燥ゴム分）１００重量部に対し０．００１重量部以上、好ましくは０．０１〜３重量部を添加する。恒粘度剤の配合量が少な過ぎると恒粘度化効果が十分でなくなるおそれがある。前記恒粘度剤の具体例としては、例えば硫酸ヒドロキシルアミン（（ＮＨ₂ＯＨ）₂・Ｈ₂ＳＯ₄）、セミカルバシド（ＮＨ₂ＣＯＮＨＮＨ₂）、ジメドン（１，１−ジメチルシクロヘキサン−３，５−ジオン）などをあげることができるが本発明の範囲をこれらに限定するものではない。

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）、加硫剤、加硫促進剤、各種オイル、老化防止剤、可塑剤などのタイヤ用、その他のゴム組成物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。また本発明のゴム組成物から空気入りタイヤを製造する方法も従来通り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１〜４
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１．７リットルの密閉型ミキサー（設定温度：８０℃）で５分間混練して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１５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。なお実施例１〜２はタイヤのキャップトレッド用配合で、実施例３〜４は別のキャップトレッド用配合である。

ゴム物性評価試験法
引張り試験：ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠して測定。
粘弾性試験：東洋精機製作所製粘弾性スペクトロメータを用い、静歪１０％、動歪±２％、周波数２０Hzの条件で測定した。
硬度：ＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠して測定。

ウェットスキッド試験：スタンレー社製ポータブルスキッドテスターを用いて、ＡＳＴＭ Ｅ−３０３−８３の方法に従って測定した。スキッド指数を比較例１又は３を１００とした指数で表示した。数字が大きいほうがウェットスキッド性能が優れる。

ランボーン摩耗試験：岩本製作所製ランボーン摩耗試験機にて、スリップ率５０％、荷重１５Ｎ、試験時間１０分にて試験を行った。比較例１又は３を１００として摩耗量の逆数を耐摩耗指数とした。値が大きいほうが耐摩耗性に優れる。

＊１天然ゴムの製法：Ｇｏｌｄｅｎ Ｈｏｐｅ Ｐｌａｎｔａｔｉｏｎｓ製ＮＲラテックス「Ｈｙｔｅｘ ＨＡ」（ドライラバーコンテント＝６０％）に同量の水を加えて、ドライラバーコンテント３０％に調製した後、パルテック社製パルス燃焼乾燥機「ハイパルコン（処理能力２リットル／時）」にて乾燥室温度６０℃で乾燥を行い、天然ゴムを得た。
＊２マスターバッチの製法：シリカ（Ｎｉｐｓｉｌ ＶＮ３）１．２ｋｇに水５ｋｇ入れ、ホモジナイザーで３０分攪拌した。次いでＧｏｌｄｅｎ Ｈｏｐｅ Ｐｌａｎｔａｔｉｏｎｓ製ＮＲラテックス「Ｈｙｔｅｘ ＨＡ」（ドライラバーコンテント＝６０％）を２ｋｇ加え、静かにかき混ぜ、次いでパルテック社製パルス燃焼乾燥機「ハイパルコン（処理能力２リットル／時）」にて乾燥室温度６０℃で乾燥を行い、マスターバッチを得た。

天然ゴムラテックスを、パルス燃焼乾燥により、漿液が残留するように（アセトン抽出量≧３．０重量％）直接乾燥させた天然ゴムを含むゴムに、シリカを配合したゴム組成物及びそれを用いたタイヤは、漿液成分を一定量以上含む天然ゴムはシリカと組合せることにより、シリカの分散が良くなり、この組成物を用いて、ウェットグリップ、低燃費性及び耐摩耗性のバランスに優れたタイヤトレッドを得ることができる。

Claims (5)

1. 天然ゴムラテックスから水溶成分を残して水分のみを除去して乾燥させた天然ゴムを含むゴム１００重量部及びシリカ１〜２００重量部を含んでなるゴム組成物。
2. 前記天然ゴムのアセトン抽出量が３．０重量％以上である請求項１に記載のゴム組成物。
3. 前記天然ゴムが天然ゴムラテックスをパルス燃焼による衝撃波の雰囲気下に噴射して乾燥させて得たものである請求項１又は２に記載のゴム組成物。
4. 前記ゴム組成物が天然ゴムラテックスにシリカを配合分散させた後、この混合液をパルス燃焼による衝撃波の雰囲気下に噴射して乾燥させたマスターバッチを配合したものである請求項１〜３のいずれか１項に記載のゴム組成物。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のゴム組成物を用いた空気入りタイヤ。