JP2006335844A - タイヤ用ゴム組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】 タイヤ用ゴム組成物のウェット性能及び低転がり抵抗を更に改良すると共に、加工性の改善及びペイン効果を改良する。
【解決手段】 ジエン系ゴム１００重量部並びにシリカ表面のシラノール基の水素をアルカリ金属及びアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも一種の金属でイオン交換した表面処理多孔質シリカを含んでなるタイヤ用ゴム組成物及びそれを用いた空気入りタイヤ。
【選択図】 なし

Description

本発明はタイヤ用ゴム組成物に関し、更に詳しくはアルカリ金属又はアルカリ土類金属で表面処理した多孔質シリカを配合したウェット性能及び低転がり抵抗を高度にバランスさせかつペイン効果に優れたタイヤ用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。

ゴム組成物、特にタイヤ用ゴム組成物にシリカを配合することによりウェット性能と低転がり抵抗とを両立させる技術が普及しており、さらに高いレベルでウェット性能と低転がり抵抗を両立するために加工助剤を配合することなどの様々な改良配合手法が知られている。例えば特許文献１にはＢＥＴ比表面積８５〜２５０ｍ²／ｇ、粒径５〜３００μｍ、孔径１７５〜２７５Åの細孔の孔体積Ｖ₁が４００Å以下の細孔の孔体積Ｖ₂の５０％以下のシリカを配合したゴム組成物が記載されている。しかしながら、これらの提案にも拘らず、ウェット性能と低転がり抵抗とを更に高次にバランスさせたゴム組成物の開発が依然として望まれている。

特開１９９９−１２４４７４号公報

本発明の目的は汎用のシリカ配合ゴム組成物に比較して、より高いレベルでウェット性能及び低転がり抵抗をバランスさせ、更にシリカの分散性を向上させ、粘度の低下と加工性も改善した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重量部並びにシリカ表面のシラノール基の水素をアルカリ金属及びアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも一種の金属でイオン交換した表面処理多孔質シリカを含んでなるタイヤ用ゴム組成物及び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、シリカ配合によるウェット性能と低転がり抵抗との両立を、汎用のシリカと比べ粒径が大きい多孔質シリカの表面をアルカリ金属又はアルカリ土類金属で置換した金属イオン交換多孔質シリカを用いてより高いレベルでのウェット性能と低転がり抵抗との両立を実現し、シリカの分散性向上及び粘度の低下と加工性の改善を達成することができる。

本発明者らは前記課題、即ち、ゴム組成物にシリカを配合することによりウェット性能と低転がり抵抗を両立させる技術において、さらに高いレベルでのウェット性能と低転がり抵抗を両立させるべく検討をすすめた結果、汎用のシリカと比べて粒径が大きい多孔質シリカの表面のシラノール基の水素をアルカリ金属及びアルカリ土類金属から選ばれた少なくとも一種の金属でイオン交換した表面処理多孔質シリカを用いることにより高いレベルでのウェット性能と低転がり抵抗との両立を実現し、シリカ分散性の向上、粘度の低下と加工性の改善を達成し、ペイン効果を下げることに成功した。

本発明のタイヤ用ゴム組成物にゴム成分として使用するゴムはタイヤ用に使用することができる任意のゴム、特にジエン系ゴムをあげることができ、具体的には天然ゴム（ＮＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム（ＮＢＲ）、スチレン−イソプレン共重合体ゴム、スチレン−イソプレン−ブタジエン共重合体ゴムなどのジエン系ゴムをあげることができ、その他必要に応じブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体ゴムなどをあげることができ、これらは単独又は任意のブレンドとして使用することができる。本発明のゴム組成物のゴム成分はＳＢＲが３０重量％以上含むのがウェットグリップ力の観点から好ましい。

本発明に従えば、多孔質シリカの表面をイオン交換することによって、シリカ同士の凝集を抑え、ペイン効果が改善される。本発明において多孔質シリカの表面をイオン交換するのに使用する金属としてはアルカリ金属（例えばリチウム、ナトリウム、カリウム）やアルカリ土類金属（例えばカルシウム、マグネシウム）をあげることができ、カルシウム、カリウムの使用が好ましい。金属イオンで表面処理した多孔質シリカの平均粒径（レーザー法で測定した値をいう）が小さ過ぎるとイオン交換するのに十分な細孔が得られないので好ましくなく、逆に大き過ぎるとシリカが異物化し耐摩耗性が悪化するので好ましくない。

本発明で使用する表面処理多孔質シリカは前記平均粒径を有する公知の多孔質シリカをナトリウム、カルシウムなどの金属の化合物で処理することにより（具体的にはシリカスラリーを、例えば水酸化ナトリウム及び塩化カルシウムを用いて処理することにより）、多孔質シリカの表面に金属をイオン交換で結合させることができる。なお、かかる金属表面処理多孔質シリカは例えば富士シリシア化学（株）よりシールデックスとして市販されており、本発明でもこれを用いることができる。

本発明のゴム組成物に配合する金属表面処理多孔質シリカの平均粒径は、特に制限はないが、２〜２５μｍであるのが好ましく、２．５〜１５μｍであるのが更に好ましい。前記金属表面処理多孔質シリカの製造に用いる多孔質シリカの平均細孔径及びＢＥＴ比表面積にも特に制限はないが、平均細孔径は１０〜３００Åであるのが好ましく、ＢＥＴ比表面積（簡易ＢＥＴ法で測定）は３００〜８００ｍ²／ｇであるのが好ましい。

本発明に係るゴム組成物には、前記した成分に加えて、カーボンブラックや汎用シリカ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。また本発明のゴム組成物から一般的な方法で空気入りタイヤを製造することができる。

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。

標準例及び実施例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、１５０℃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Ｉに示す。

ゴム物性評価試験法
ｔａｎδ（０℃及び６０℃）：（株）東洋精機製作所製粘弾性スペクトロメーターを用いて、初期歪１０％、振幅±２％、周波数２０Hzで測定した（測定温度０℃及び６０℃）。結果は標準例の値を１００として表Ｉに指数表示した。この値が小さい方が転がり抵抗が少ないことを示す。

ペイン効果：ＡＬＰＨＡ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ社製ＲＵＢＢＥＲ ＰＲＯＣＥＳＳ ＡＮＡＬＹＺＥＲ ２０００を用いて、試験温度１１０℃、周波数６cpm、歪率０．２８〜４５０％で測定を行い、歪率０．２８％と４５０％のＧ’の差を多孔質シリカの分散状態を表わす尺度とした。結果は、標準例の値を１００として表Ｉに指数表示した。この値が小さいほど分散状態が良好であることを示す。

表Ｉ脚注
ＳＢＲ：バイエル社製溶液重合ＳＢＲ ＶＳＬ５０２５（油展量３７．５phr）
ＢＲ：日本ゼオン（株）製Ｎｉｐｏｌ ＢＲ１２２０
ＣＢ：東海カーボン（株）製Ｎ２３４

シリカ：日本シリカ工業（株）製Ｎｉｐｓｉｌ ＡＱ（平均粒径１６ｎｍ）
処理前シリカ：富士シリシア化学（株）製サイリシア（平均粒径３．８μｍ）
Ｃａ処理シリカＡ：富士シリシア化学（株）製シールデックスを粉砕及びふるいによる分級を行い、所望の粒径に調整した（平均粒径１μｍ）。
Ｃａ処理シリカＢ：富士シリシア化学（株）製シールデックス（平均粒径３．８μｍ）
Ｃａ処理シリカＣ：富士シリシア化学（株）製シールデックスをふるいによる分級を行い、所望の粒径に調整した（平均粒径１４μｍ）。

シランカップリング剤：デクサ社製Ｓｉ６９
亜鉛華：正同化学工業（株）製酸化亜鉛３種
ステアリン酸：日本油脂（株）製ビーズステアリン酸
老化防止剤：フレキシス製老化防止剤６ＰＰＤ
オイル：富士興産（株）製アロマオイル
イオウ：鶴見化学工業（株）製油処理硫黄（油含量：４．８％）
ＣＢＳ：大内新興化学工業（株）製加硫促進剤ノクセラーＣＺ−Ｇ
ＤＰＧ：大内新興化学工業（株）製加硫促進剤ノクセラーＤ

以上の通り、本発明に従えば、汎用のシリカと比較して粒径が大きい多孔質シリカの表面をカルシウムなどの金属イオンで置換した金属イオン交換多孔質シリカを用いることにより高いレベルでのウェット性能と低転がり抵抗の両立を実現でき、しかも分散性の向上、粘度の低下と加工性の改善を図ることができるので、空気入りタイヤ、特に空気入りタイヤのトレッドゴムとして使用するのに有用である。

Claims (3)

1. ジエン系ゴム１００重量部並びにシリカ表面のシラノール基の水素をアルカリ金属及びアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも一種の金属でイオン交換した表面処理多孔質シリカを含んでなるタイヤ用ゴム組成物。
2. 前記表面処理多孔質シリカが多孔質シリカの表面シラノール基の水素をカルシウムイオンでイオン交換した平均粒径が２〜２５μｍの表面処理多孔質シリカである請求項１に記載のゴム組成物。
3. 請求項１又は２に記載のゴム組成物を用いた空気入りタイヤ。