JP2007320990A - タイヤトレッド用ゴム組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】混合加工性を悪化させることなく硬度及びＥ’を上げることでスタッド保持性を向上させたタイヤトレッド用ゴム組成物の提供。
【解決手段】（Ａ）天然ゴム及び／又はポリイソプレンゴム６０〜９０重量部並びにポリブタジエンゴム１０〜４０重量部を含むゴム成分１００重量部、（Ｂ）ジエン系ゴム及び／又はポリオレフィンからなるマトリックス中に、モンモリロナイト入りナイロンポリマーが微細な短繊維として分散しており、かつこの短繊維が該マトリックスと化学的に結合している短繊維／ゴム複合体１〜１０重量部並びに（Ｃ）窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が１２５〜２５０ｍ²／ｇであるカーボンブラック４０〜６９重量部を含んでな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し、更に詳しくはスタッド（スパイク）タイヤにおけるスタッド保持性が高く、硬度の温度依存性が小さく、そして混合加工性が良好な、特に冬季ラリー向けスタッドタイヤに使用するのに適したタイヤトレッド用ゴム組成物に関する。

ラリータイヤ特に冬季ラリー向けスタッドタイヤのトレッド用ゴム組成物は、−２０℃以下の極低温で使用すること及び硬度や貯蔵弾性率Ｅ’を上げるため、ポリマー系に天然ゴム（ＮＲ）を比較的多く配合することが多いが、スタッド保持性を向上するためにカーボンブラックの配合量を増やしたり軟化剤の配合量を減らしたりすると、ゴム組成物の混合加工性が著しく悪化し、混合加工性とスタッド保持性をバランス化させるのが困難であった。

一方、ゴム組成物の硬度、Ｅ’を上げるためにポリアミド短繊維を配合する技術が特開平９−１３６９９５号公報などで提案されているが、一般的なポリアミド短繊維配合ではその効果が不十分であった。

特開平９−１３６９９５号公報

従って、本発明の目的は、混合加工性を悪化させることなく、硬度やＥ’を上げることでスタッド保持性を向上させたタイヤトレッド用ゴム組成物を提供することにある。

本発明に従えば、（Ａ）天然ゴム及び／又はポリイソプレンゴム６０〜９０重量部並びにポリブタジエンゴム１０〜４０重量部からなるゴム成分１００重量部、（Ｂ）ジエン系ゴム及び／又はポリオレフィンからなるマトリックス中に、モンモリロナイト入りナイロンポリマーが微細な短繊維として分散しており、かつこの短繊維が該マトリックスと化学的に結合している短繊維／ゴム複合体１〜１０重量部並びに（Ｃ）窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が１２５〜２５０ｍ²／ｇであるカーボンブラック４０〜６９重量部を含んでなるタイヤトレッド用ゴム組成物が提供される。

本発明者らは、ジエン系ゴム及び／又はポリオレフィンのマトリックス中にモンモリロナイト入りナイロンを微細な短繊維として配合することにより、ゴム組成物の混合加工性を悪化させることなく、硬度及びＥ’を上げることができ、例えば冬季ラリーで使用するスタッドタイヤのトレッドに用いた場合スタッド保持性を向上させることができる。

本発明者らは前記課題を解決すべく研究を進めた結果、（Ａ）天然ゴム（ＮＲ）及び／又はポリイソプレンゴム（ＩＲ）６０〜９０重量部、好ましくは６５〜８０重量部及びポリブタジエンゴム（ＢＲ）１０〜４０重量部、好ましくは２０〜３５重量部からなるゴム成分１００重量部に、（Ｂ）ジエン系ゴム及び／又はポリオレフィンからなるマトリックス中に、モンモリロナイト入りナイロンポリマーが微細な短繊維として分散しており、かつこの短繊維が該マトリックスと化学的に結合している短繊維／ゴム複合体１〜１０重量部並びに（Ｃ）窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が１２５〜２５０ｍ²／ｇであるカーボンブラック４０〜６９重量部を配合することによって、前記目的を達成したタイヤトレッド用ゴム組成物を開発することに成功した。

本発明においては成分（Ａ）として前述の如く、ＮＲ及び／又はＩＲとＢＲとのブレンドを用いる。ＮＲ及び／又はＩＲの配合量が少な過ぎると硬度やＥ’向上効果が不十分で好ましくなく、逆に多過ぎると混合加工性が悪化するので好ましくない。

本発明においては成分（Ｂ）として、ジエン系ゴム及び／又はポリオレフィンからなるマトリックス中に、モンモリロナイト入りナイロンポリマーが繊細な短繊維として分散しており、かつこの短繊維が該マトリックスと化学的に結合している短繊維／ゴム複合体を配合する。モンモリロナイト入りナイロンは通常のナイロンと比較して温度に対する強度変化量が小さい。従って、モンモリロナイト入りナイロン短繊維／ゴム複合体を配合したゴム組成物をトレッドに用いることで、幅広い温度域で高い強度を保持することが可能である。

本発明でいう、「モンモリロナイト入りナイロン」とは、層状珪酸塩であるモンモリロナイトがナイロン中に分子レベルで均一に分散されたものであり、本発明で用いるこのモンモリロナイト入りナイロン短繊維／ゴム複合体は、例えば（ａ）ポリオレフィン１００重量部と（ｂ）ジエン系ゴム１０〜４００重量部と（ｃ）モンモリロナイト入りナイロン１０〜４００重量部に化学的結合剤として作用するフェノールホルムアルデヒド系樹脂の初期縮合物又はシランカップリング剤を前記（ａ），（ｂ）及び（ｃ）の合計１００重量部当り０．１〜５．５重量部加えて、これを混練して押出し、ナイロンの融点以下の温度で延伸又は圧延することで、ポリオレフィン及びジエン系ゴムのマトリクス中にモンモリロナイト入りナイロンを微細な繊維として分散し、かつ化学結合させることによって得ることができる。ナイロン中のモンモリロナイト含有量については特に限定はしないが、ナイロン１００重量部に対して０．０５〜３０重量部であることが好ましい。

前記モンモリロナイト入りナイロン短繊維／ゴム複合体を得るために用いられるジエン系ゴムとしては、従来よりタイヤに配合される任意のジエン系ゴムとすることができ、また、前記のポリオレフィンとしては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチルエチレン、ポリジメチルエチレン、ポリスチレン等が挙げられる。また、前記化学的結合剤としてはフェノールホルムアルデヒド系樹脂の初期縮合物が使用でき、具体的には、レゾール型又はノボラック型フェノールホルムアルデヒド系樹脂の初期縮合物を挙げることができる。なかでも、ノボラック型フェノールホルムアルデヒド系樹脂の初期縮合物（ノボラック）が好ましく、ノボラック型フェノールホルムアルデヒド初期縮合物、ノボラック型ラクタム・ビスフェノール−ホルムアルデヒド初期縮合物、ノボラック型スチレン化フェノール・フェノール・ホルムアルデヒド初期縮合物等が好適に使用できる。

本発明によれば、前記タイヤトレッド部を構成する成分（Ａ）に成分（Ｂ）としてモンモリロナイト入りナイロン短繊維／ゴム複合体を配合するが、成分（Ｂ）のモンモリロナイト入りナイロンポリマー短繊維／ゴム複合体中の短繊維の量が全ゴム成分（当該複合体中に含まれるゴム成分を含む）１００重量部に対し、０．１〜４重量部となるように配合するのが好ましい。前記短繊維の量が少ないと、硬度、Ｅ’向上効果が不十分であり、逆に多いと、混合加工性が悪化し、更には耐クラック性が低下することでかえってスタッドタイヤに使用した場合にスタッド保持性が低下するので好ましくない。より好ましい配合量は０．２〜３重量部である。

本発明によれば、前述の通り、更に成分（Ｃ）として窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が１２５〜２５０ｍ²／ｇ、好ましくは１３０〜２００ｍ²／ｇ（ＪＩＳ Ｋ６２１７に準拠して測定）のカーボンブラックを成分（Ａ）１００重量部に対し、４０〜６９重量部、好ましくは５０〜６９重量部配合する。Ｎ₂ＳＡの値が低いと硬度、Ｅ’の向上効果が不十分なので好ましくなく、逆に高いと混合加工性が悪化するので好ましくない。またカーボンブラックの配合量が少ないと硬度、Ｅ’の向上効果が不十分なので好ましくなく、逆に多いと混合加工性が悪化す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、シリカなどのその他の補強剤（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。

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１〜２及び比較例１〜７
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５〜６分間混練し、１６０〜１７０℃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。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（ムーニー粘度）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用いて以下に示す試験法でスタッド保持性を試験した。結果は表Ｉに示す。

表Ｉ脚注
＊１：市販天然ゴムＳＩＲ２０
＊２：日本ゼオン（株）製ポリブタジエンゴム
＊３：日本ゼオン（株）製スチレンブタジエン共重合体ゴム

＊４：ナイロン短繊維／ゴム複合体（６−ナイロン／ポリエチレン／ＮＲ＝８７．５／７５／１００）（重量比）
大和化学工業（株）製の大和ＳＨＰ−ＨＡ１０６０を使用した。
＊５：ナイロン短繊維／ゴム複合体（モンモリロナイト入りナイロン／ポリエチレン／ＮＲ＝８７．５／７５／１００）（重量比）、基本的な製造方法は前記ＳＨＰ−ＨＡ１０６０と同じであるが、詳しくは国際公開第９９／４８９７０号パンフレットによる。

＊６：三菱化学（株）製カーボンブラック（Ｎ₂ＳＡ＝１４２ｍ²／ｇ）
＊７：三菱化学（株）製カーボンブラック（Ｎ₂ＳＡ＝９６ｍ²／ｇ）
＊８：（株）ジャパンエナジー製プロセスＸ１４０
＊９：住友化学（株）製アンチゲン６Ｃ
＊１０：正同化学工業（株）製酸化亜鉛３種
＊１１：日本油脂（株）製ビーズステアリン酸ＹＲ
＊１２：大内新興化学工業（株）製ノクセラーＣＺ−Ｇ
＊１３：鶴見化学工業（株）製金華印油入微粉硫黄

ゴム物性評価試験法
ムーニー粘度ＭＬ₁₊₄（１００℃）：ＪＩＳ Ｋ ６３００に準拠して１００℃で測定した。

実車によるスタッド保持性：表Ｉの各ゴム組成物をトレッドに用いて１１０／６５０Ｒ１６のタイヤを試作し、同一トレッドブロック内のスタッド間隔が１０〜１５mmになるようスタッドをトレッドに打込んだ。各タイヤについて路面がアイスバーン又は凍土状態であり、かつ複数のコーナーを有する林道をラリー競技車両にて約１０km走行した。走行後タイヤのスタッド保持性を以下基準で判断した。
×：走行後に１０％以上のスタッドが脱落してしまうもの
△：走行後に３〜９％のスタッドが脱落してしまうもの
○：走行後に３％未満のスタッドしか脱落しないもの

本発明に従えば、モンモリロナイト入りナイロン短繊維をジエン系ゴム及び／又はポリオレフィンのマトリックス中に分散させた、短繊維／ゴム複合体を、天然ゴム及び／又はポリイソプレンゴム並びにポリブタジエンゴム中に特定のカーボンブラックと共に配合することにより、混合加工性を悪化させることなくスタッドの保持性を向上させることができ、ラリー用タイヤとして使用するのに好適である。

Claims (2)

1. （Ａ）天然ゴム及び／又はポリイソプレンゴム６０〜９０重量部並びにポリブタジエンゴム１０〜４０重量部からなるゴム成分１００重量部、（Ｂ）ジエン系ゴム及び／又はポリオレフィンからなるマトリックス中に、モンモリロナイト入りナイロンポリマーが微細な短繊維として分散しており、かつこの短繊維が該マトリックスと化学的に結合している短繊維／ゴム複合体１〜１０重量部並びに（Ｃ）窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が１２５〜２５０ｍ²／ｇであるカーボンブラック４０〜６９重量部を含んでなるタイヤトレッド用ゴム組成物。
2. ラリータイヤ用トレッド部に用いる請求項１に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。