JP2007039583A - タイヤトレッド用ゴム組成物 - Google Patents
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Abstract
【課題】高温条件下におけるグリップ性能を向上させたタイヤを製造することができるタイヤトレッド用ゴム組成物を提供する。
【解決手段】（Ａ）ジエン系ゴム、（Ｂ）酢酸マグネシウム、酢酸カルシウム、プロピオン酸マグネシウムおよびプロピオン酸カルシウムからなる群から選ばれる１種以上の有機金属塩、ならびに（Ｃ）金属化合物を含有するタイヤトレッド用ゴム組成物。
【選択図】なし
【解決手段】（Ａ）ジエン系ゴム、（Ｂ）酢酸マグネシウム、酢酸カルシウム、プロピオン酸マグネシウムおよびプロピオン酸カルシウムからなる群から選ばれる１種以上の有機金属塩、ならびに（Ｃ）金属化合物を含有するタイヤトレッド用ゴム組成物。
【選択図】なし
Description
本発明は、タイヤトレッド用ゴム組成物に関する。
空気入りタイヤのトレッド部は車の走行とともに発熱が生じやすく、高温条件下となることでグリップ性能が低下するという問題があった。
従来、それらの問題点を解決するために、ガラス転移温度の高いレジンをタイヤトレッド用ゴム組成物に配合すること、また、イミダゾール化合物をタイヤトレッド用ゴム組成物に配合することがなされてきたが、高温条件下におけるグリップ性能を充分に向上させることができなかった。
特許文献１には、メタクリル酸マグネシウムまたはメタクリル酸亜鉛などの有機金属化合物を配合したタイヤ用ゴム組成物が開示されているが、該有機金属化合物の混練りの際にメタクリル酸が遊離することで架橋阻害が生じるため、高温条件下におけるグリップ性能を向上させることができないという問題があった。
本発明は、高温条件下におけるグリップ性能を向上させたタイヤを製造することができるタイヤトレッド用ゴム組成物を提供することを目的とする。
本発明は、（Ａ）ジエン系ゴム、（Ｂ）酢酸マグネシウム、酢酸カルシウム、プロピオン酸マグネシウムおよびプロピオン酸カルシウムからなる群から選ばれる１種以上の有機金属塩、ならびに（Ｃ）金属化合物を含有するタイヤトレッド用ゴム組成物に関する。
前記タイヤトレッド用ゴム組成物において、有機金属塩（Ｂ）と金属化合物（Ｃ）とが同一の金属イオンを有することが好ましい。
本発明によれば、有機金属塩（Ｂ）および金属化合物（Ｃ）を混練りすることにより、混練りの際に生じる酸に起因する架橋阻害を抑制し、高温環境において優れたグリップ性能を示すことができるタイヤトレッド用ゴム組成物を提供することができる。
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、（Ａ）ジエン系ゴム、（Ｂ）酢酸マグネシウム、酢酸カルシウム、プロピオン酸マグネシウムおよびプロピオン酸カルシウムからなる群から選ばれる１種以上の有機金属塩、ならびに（Ｃ）金属化合物からなる。
ジエン系ゴム（Ａ）としては、天然ゴム（ＮＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブチルゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）などがあげられる。なかでも、充分な強度を有し、優れた耐摩耗性を示すことから、タイヤトレッド用ゴムは、ＳＢＲ、ＮＲまたはＢＲであることが好ましく、ＳＢＲであることがより好ましい。
有機金属塩（Ｂ）は、酢酸マグネシウム、酢酸カルシウム、プロピオン酸マグネシウムおよびプロピオン酸カルシウムからなる群から選ばれる１種以上である。これらは、アクリル酸塩やメタクリル酸塩が有するような二重結合などの多重結合を含まない。多重結合を含まないことにより、架橋のばらつきを抑え、架橋密度を向上させることができる。なかでも、高温におけるｔａｎδを向上させるという効果が得られることから酢酸マグネシウムまたは酢酸カルシウムが好ましく、酢酸マグネシウムがより好ましい。
有機金属塩（Ｂ）の含有量は、ジエン系ゴム１００重量部に対して、０．１重量部以上であることが好ましく、１重量部以上であることがより好ましい。有機金属塩（Ｂ）の含有量が０．１重量部未満では、有機金属塩（Ｂ）の配合効果がほとんど得られない傾向がある。また、有機金属塩（Ｂ）の含有量は、ジエン系ゴム１００重量部に対して、２０重量部以下であることが好ましく、１０重量部以下であることがより好ましい。有機金属塩（Ｂ）の含有量が２０重量部をこえると、ゴムの加工性が悪くなる傾向がある。
金属化合物（Ｃ）としては、金属酸化物、炭酸化合物などがあげられる。
金属化合物（Ｃ）として金属酸化物を使用する場合、金属酸化物としては酸化マグネシウム、酸化カルシウムなどがあげられる。
また、金属化合物（Ｃ）として炭酸化合物を使用する場合、炭酸化合物としては炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムなどがあげられる。なお、炭酸化合物は以下の式のように金属酸化物を生成する。
ＣａＣＯ3 → ＣａＯ ＋ ＣＯ2
ＣａＣＯ3 → ＣａＯ ＋ ＣＯ2
平衡に直接関与するため、金属化合物（Ｃ）としては、とくに金属酸化物の方が効果的である。なお、金属化合物（Ｃ）には、有機金属塩（Ｂ）を含まないこととする。
金属化合物（Ｃ）はイオン結合を含む。このように、水素結合（窒素化合物と酸の結合など）より結合力の強いイオン結合を含むことにより、より高い温度や大きな歪みによりロスを生み出す（ｔａｎδを発生させる）ことが可能であるため、高温でのグリップ性能を向上させることができる。さらに、金属化合物（Ｃ）を配合することで、ゴム組成物のガラス転移温度の変化が小さくなり、脆化破壊の危険性が小さくなる。
金属化合物（Ｃ）の含有量は、ジエン系ゴム１００重量部に対して１重量部以上であることが好ましく、３重量部以上であることがより好ましい。金属化合物（Ｃ）の含有量が１重量部未満では、有機金属塩（Ｂ）の配合効果がほとんど得られない傾向がある。また、金属化合物（Ｃ）の含有量は、ジエン系ゴム１００重量部に対して１０重量部以下であることが好ましく、５重量部以下であることがより好ましい。金属化合物（Ｃ）の含有量が１０重量部をこえると、ゴムが硬くなり、摩耗外観が悪化する傾向がある。
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、有機金属塩（Ｂ）および金属化合物（Ｃ）をともに含有することにより酸の発生を抑制することができる。それにより、架橋の阻害を減少させる。
例えば、有機金属塩（Ｂ）として酢酸マグネシウム、および金属化合物（Ｃ）として酸化マグネシウムを両方配合した場合、以下の式であらわされる平衡が存在する。
上記の平衡式からわかるように、ＭｇＯが存在することで平衡が右から左に移行しやすく、熱や刺激によるイオン結合の分解を防ぐことができ、高温でのｔａｎδを効率よく向上することができる。
有機金属塩（Ｂ）と金属化合物（Ｃ）との金属イオンは同一であることがとくに好ましい。例えば、有機金属塩（Ｂ）として酢酸マグネシウムを使用した場合、金属化合物（Ｃ）としては、同一の金属イオンを有する酸化マグネシウムを使用することが好ましい。
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、有機金属塩（Ｂ）および金属化合物（Ｃ）をともに含有して酸の発生を抑制することにより、酸の中和を抑制するために使用されている芳香族第２級アミン系、アミン−ケトン系、ベンズイミダゾール系、チオウレア系などの塩基性老化防止剤の使用量を減少させることが可能である。従来、これらの塩基性老化防止剤は、オイルを置換して使用されていたため、低温付近におけるタイヤのグリップが減少する傾向にあった。しかし、本発明のように酸の発生を抑制することで、オイルなどの軟化剤の使用量を増やすことができ、低温付近におけるタイヤのグリップを向上させ、さらに高温付近におけるタイヤのグリップをも向上させることができる。
本発明において軟化剤としては、アロマオイルなどタイヤ工業において一般的に使用されているものを用いることができる。
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、ジエン系ゴム（Ａ）、有機金属塩（Ｂ）、金属化合物（Ｃ）および軟化剤以外にも、カーボンブラックおよびシリカなどの補強剤、ステアリン酸、酸化亜鉛、硫黄などの加硫剤、加硫促進剤など、一般的にタイヤ工業において使用される添加剤を適宜配合することができる。
空気入りタイヤは、本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物をタイヤのトレッドに用い、通常の方法により製造される。すなわち、前記ゴム組成物を未加硫の段階でタイヤのトレッド部の形状に押し出し加工し、タイヤ成形機上で通常の方法により貼り合わせて未加硫タイヤを成形する。該未加硫タイヤを加硫機中で加熱・加圧して空気入りタイヤを得る。
実施例をもとに本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。
実施例において使用した各種薬品について、詳細に説明する。
ＳＢＲ：旭化成工業（株）製のタフデン４３５０（結合スチレン量３９％、ゴム固形分１００重量部に対してオイル分５０重量部含有）
カーボンブラック：三菱化学（株）製のダイヤブラックＡ（Ｎ１１０）
老化防止剤６Ｃ：フレキシス社製のサントフレックス１３
老化防止剤２２４：大内新興化学工業（株）製のノクラック２２４
ステアリン酸：日本油脂（株）製のステアリン酸
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の酸化亜鉛２種
アロマオイル：（株）ジャパンエナジー製のプロセスＸ−２６０
酢酸マグネシウム：キシダ化学（株）製
酸化マグネシウム：協和化学工業（株）製のキョーワマグ
硫黄：鶴見化学工業（株）製の粉末硫黄
加硫促進剤：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＮＳ
ＳＢＲ：旭化成工業（株）製のタフデン４３５０（結合スチレン量３９％、ゴム固形分１００重量部に対してオイル分５０重量部含有）
カーボンブラック：三菱化学（株）製のダイヤブラックＡ（Ｎ１１０）
老化防止剤６Ｃ：フレキシス社製のサントフレックス１３
老化防止剤２２４：大内新興化学工業（株）製のノクラック２２４
ステアリン酸：日本油脂（株）製のステアリン酸
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の酸化亜鉛２種
アロマオイル：（株）ジャパンエナジー製のプロセスＸ−２６０
酢酸マグネシウム：キシダ化学（株）製
酸化マグネシウム：協和化学工業（株）製のキョーワマグ
硫黄：鶴見化学工業（株）製の粉末硫黄
加硫促進剤：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＮＳ
実施例１〜２および比較例１〜２
（実施例１〜２および比較例１〜２のゴムサンプルの製造方法）
表１に示す配合量にしたがって、ＢＰ型バンバリーにて、ＳＢＲ、カーボンブラック、老化防止剤６Ｃ、老化防止剤２２４、ステアリン酸、酸化亜鉛、アロマオイル、イオン化合物および酸化マグネシウムを１５０℃になるまで３分間ベース練りし、１５０℃にて排出し、混練り物を得た。前記混練り物に硫黄、加硫促進剤を加え、オープンロールで約５分間混練りし、未加硫ゴム組成物を得た。得られた未加硫ゴム組成物でシートを作製し、所定のモールドで１７０℃において１２分間加硫することにより、実施例１〜２および比較例１〜２のゴムサンプルを製造した。
（実施例１〜２および比較例１〜２のゴムサンプルの製造方法）
表１に示す配合量にしたがって、ＢＰ型バンバリーにて、ＳＢＲ、カーボンブラック、老化防止剤６Ｃ、老化防止剤２２４、ステアリン酸、酸化亜鉛、アロマオイル、イオン化合物および酸化マグネシウムを１５０℃になるまで３分間ベース練りし、１５０℃にて排出し、混練り物を得た。前記混練り物に硫黄、加硫促進剤を加え、オープンロールで約５分間混練りし、未加硫ゴム組成物を得た。得られた未加硫ゴム組成物でシートを作製し、所定のモールドで１７０℃において１２分間加硫することにより、実施例１〜２および比較例１〜２のゴムサンプルを製造した。
得られたゴムサンプルを用いて、以下の試験を行なった。
（架橋度（ＳＷＥＬＬ））
ゴムサンプルをトルエン抽出した。抽出前後の体積変化率をＳＷＥＬＬと呼ぶ。測定値が大きいほど、架橋のばらつきが大きく好ましくないことを示す。
ゴムサンプルをトルエン抽出した。抽出前後の体積変化率をＳＷＥＬＬと呼ぶ。測定値が大きいほど、架橋のばらつきが大きく好ましくないことを示す。
（粘弾性）
（株）岩本製作所製の粘弾性スペクトロメーターを用いて１０％初期歪みを与え、周波数５Ｈｚにて、１００℃で２％の動的歪みを与えたときの粘弾性（複素弾性率Ｅ'および損失係数ｔａｎδ）を測定した。ｔａｎδの値が大きいほど、タイヤにしたときのグリップが大きく、グリップ性能が優れていることを示す。
（株）岩本製作所製の粘弾性スペクトロメーターを用いて１０％初期歪みを与え、周波数５Ｈｚにて、１００℃で２％の動的歪みを与えたときの粘弾性（複素弾性率Ｅ'および損失係数ｔａｎδ）を測定した。ｔａｎδの値が大きいほど、タイヤにしたときのグリップが大きく、グリップ性能が優れていることを示す。
（引張試験）
ＪＩＳ引張試験法Ｋ６２５１に基づき、７０℃においてダンベル３号サンプルにて試験を行い、比較例１の値を１００として、それぞれ指数表示した。Ｍ３００（３００％伸張時応力）が大きいほど耐摩耗性能が向上していることを示す。
ＪＩＳ引張試験法Ｋ６２５１に基づき、７０℃においてダンベル３号サンプルにて試験を行い、比較例１の値を１００として、それぞれ指数表示した。Ｍ３００（３００％伸張時応力）が大きいほど耐摩耗性能が向上していることを示す。
（実施例１〜２および比較例１〜２のタイヤの製造方法）
実施例１〜２および比較例１〜２のゴムサンプルの製造方法において得られた未加硫ゴム組成物でシートを作製し、所定の形状に貼りあわせて得られた未加硫タイヤを１７０℃において１２分間加硫することにより、１１×７．１０−５サイズのカートタイヤを製造した。
実施例１〜２および比較例１〜２のゴムサンプルの製造方法において得られた未加硫ゴム組成物でシートを作製し、所定の形状に貼りあわせて得られた未加硫タイヤを１７０℃において１２分間加硫することにより、１１×７．１０−５サイズのカートタイヤを製造した。
得られたカートタイヤを車に装着して、以下の実車評価を行なった。
（グリップ試験）
カートに前記タイヤを装着し、１周約２ｋｍのコースを８周走行して評価した。比較例１のタイヤのグリップフィーリングを３点とし、５点満点で評価した。初期グリップは１〜４周目、後半グリップは５〜８周目とした。
カートに前記タイヤを装着し、１周約２ｋｍのコースを８周走行して評価した。比較例１のタイヤのグリップフィーリングを３点とし、５点満点で評価した。初期グリップは１〜４周目、後半グリップは５〜８周目とした。
（摩耗外観）
カートに前記タイヤを装着し、１周約２ｋｍのコースを８周走行して評価した。比較例１のタイヤの外観を３点とし、５点満点で相対評価した。
カートに前記タイヤを装着し、１周約２ｋｍのコースを８周走行して評価した。比較例１のタイヤの外観を３点とし、５点満点で相対評価した。
各評価結果を表１に示す。
Claims (2)
- （Ａ）ジエン系ゴム、
（Ｂ）酢酸マグネシウム、酢酸カルシウム、プロピオン酸マグネシウムおよびプロピオン酸カルシウムからなる群から選ばれる１種以上の有機金属塩、ならびに
（Ｃ）金属化合物を含有するタイヤトレッド用ゴム組成物。 - 有機金属塩（Ｂ）と金属化合物（Ｃ）とが同一の金属イオンを有する請求項１記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
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