JP2008255211A - ゴム組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】低燃費性とウエット性能を維持したままで、破壊強度と摩耗性能を向上させ、ハンドリング性能に優れたタイヤを製造するためのゴム組成物を提供する。
【解決手段】ゴム成分１００重量部に対して、チッ素吸着比表面積が２０〜４００ｍ^２／ｇであるシリカを３０〜１５０重量部、および分岐構造を有するポリアルキレングリコールを０．１〜１０重量部含有するゴム組成物、および該ゴム組成物から形成されたトレッドを有するタイヤである。
【選択図】なし

Description

本発明は、ゴム組成物に関し、とくにタイヤ用ゴム組成物に関する。

近年、自動車タイヤに要求される特性は、低燃費のほか、操縦安定性、耐摩耗性、乗り心地など多岐にわたり、これら性能を向上させるために種々の工夫がなされている。これらの性能のうち、とくに低燃費性とウエット性能のために、補強材としてシリカを使用して両性能を両立させている。

低燃費性とウエット性能を維持したままで、ハンドリング性能を向上させるために、一般にシリカの配合量を増やすことが検討されているが、シリカの配合量を増やすと、加硫速度の低下、ゴムの粘度上昇、シリカの分散性の悪化という問題が生じる。従来、これらの問題を改善するために、ポリエチレングリコールなどのポリアルキレングリコールを配合していたが（特許文献１および２参照）、破壊強度が低下するとともに、摩耗性能にも劣るという問題があった。

特開２００２−１２１３２７ 特開２００２−３３８７３３

発明の目的は、低燃費性とウエット性能を維持したままで、破壊強度と摩耗性能を向上させ、ハンドリング性能に優れたタイヤを製造するためのゴム組成物を提供することである。

すなわち、本発明は、ゴム成分１００重量部に対して、チッ素吸着比表面積が２０〜４００ｍ^２／ｇであるシリカを３０〜１５０重量部、および分岐構造を有するポリアルキレングリコールを０．１〜１０重量部含有するゴム組成物に関する。

分岐構造を有するポリアルキレングリコールが、下記一般式で表されるポリエチレングリコールであることが好ましい。

（式中のｎは、１０〜４０の整数である）

また、本発明は、前記ゴム組成物から形成されたトレッドを有するタイヤに関する。

本発明のゴム組成物によれば、低燃費性とウエット性能を維持したままで、破壊強度と摩耗性能を向上させ、ハンドリング性能に優れたタイヤを提供することができる。

本発明のゴム組成物は、ゴム成分１００重量部に対して、チッ素吸着比表面積が２０〜４００ｍ^２／ｇであるシリカを３０〜１５０重量部、および分岐構造を有するポリアルキレングリコールを０．１〜１０重量部含有する。

本発明に使用されるゴム成分は、天然ゴム（ＮＲ）および／またはジエン系合成ゴムである。ジエン系合成ゴムとしては、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、スチレン−イソプレン−ブタジエンゴム（ＳＩＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）などがあげられ、本発明に使用されるゴム成分中に１種類または２種類以上含まれていてもよい。転がり抵抗とウエットスキッド性能のバランスから、とくにＳＢＲが好ましい。

本発明に使用されるシリカは、チッ素吸着比表面積が２０〜４００ｍ^２／ｇであれば、とくに限定されるものではなく、乾式法シリカ、湿式法シリカがあげられ、湿式法シリカが好ましい。チッ素吸着比表面積が２０ｍ^２／ｇ未満では、補強性が弱くなる傾向があり、４００ｍ^２／ｇをこえると、分散不良となる傾向がある。チッ素吸着比表面積の上限は、３００ｍ^２／ｇが好ましく、２００ｍ^２／ｇがより好ましく、下限は３０ｍ^２／ｇが好ましく、４０ｍ^２／ｇがより好ましい。

シリカを水に溶かし５％水溶液としたときのｐＨは、５〜１２であることが好ましい。ｐＨが５未満では、加硫速度が遅くなる傾向があり、１２をこえると、スコーチする傾向がある。ｐＨの上限は、１１．５が好ましく、下限は５．５が好ましい。

シリカの配合量は、前記ゴム成分１００重量部に対して、３０〜１５０重量部である。シリカの配合量が３０重量部未満では、補強効果が小さい傾向があり、１５０重量部をこえると、シリカのゴムへの分散が困難になり、加工性が低下する傾向がある。低発熱性、作業性の面から、シリカ配合量の上限は、１４０重量部が好ましく、１３０重量部がより好ましく、下限は４０重量部が好ましく、５０重量部がより好ましい。

また、本発明のゴム組成物はシランカップリング剤を含むことができる。シランカップリング剤としては、従来からシリカ充填材と併用される任意のシランカップリング剤を好適に使用することができるが、具体的にはビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、ビス（２−トリエトキシシリルエチル）テトラスルフィド、ビス（３−トリメトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、ビス（２−トリメトキシシリルエチル）テトラスルフィド、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）トリスルフィド、ビス（３−トリメトキシシリルプロピル）トリスルフィド、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィド、ビス（３−トリメトキシシリルプロピル）ジスルフィド、３−トリメトキシシリルプロピル−Ｎ，Ｎ−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、３−トリエトキシシリルプロピル−Ｎ，Ｎ−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、２−トリメトキシシリルエチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、３−トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾールテトラスルフィド、３−トリエトキシシリルプロピルベンゾチアゾールテトラスルフィド、３−トリエトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィド、３−トリメトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィドなどのスルフィド系；３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、２−メルカプトエチルトリメトキシシラン、２−メルカプトエチルトリエトキシシランなどのメルカプト系；ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシランなどのビニル系；３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリエトキシシラン、３−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシランなどのアミノ系；γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシランなどのグリシドキシ系；３−ニトロプロピルトリメトキシシラン、３−ニトロプロピルトリエトキシシランなどのニトロ系；３−クロロプロピルトリメトキシシラン、３−クロロプロピルトリエトキシシラン、２−クロロエチルトリメトキシシラン、２−クロロエチルトリエトキシシランなどのクロロ系などがあげられる。これらのシランカップリング剤は、１種で、または２種以上組み合わせて用いてもよい。カップリング剤添加効果とコストの両立から、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、３−メルカプトプロピルトリメトキシシランなどがとくに好適に用いられる。

かかるシランカップリング剤の配合量は、前記シリカの配合量に対して１〜２０重量％が好ましい。シランカップリング剤の配合量が１重量％未満ではシランカップリング剤を入れた効果が充分でない傾向があり、２０重量％をこえると、コストが上がる割にカップリング効果が得られず、補強性、耐摩耗性が低下する傾向がある。分散効果、カップリング効果の面から、シランカップリング剤の配合量は、上限で１５重量％、下限で２重量％であることがより好ましい。

本発明のゴム組成物は、充填剤としてカーボンブラックを含むこともできる。使用することのできるカーボンブラックの例としては、ＨＡＦ、ＩＳＡＦ、ＳＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦなどがあげられるが、とくに限定されるものではない。

本発明で使用される分岐構造を有するポリアルキレングリコールは、ゴム中でシリカの分散性を向上させる効果があるものであり、その効果により、加硫速度の低下を軽減し、練りゴムの粘度低下、耐摩耗性の向上を発現する。該ポリアルキレングリコールは分岐構造を有していればとくに限定されるものではない。ポリアルキレングリコールとしては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコールなどが挙げられる。また、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコールの共重合体であってもよい。分岐構造は、３官能以上のモノマーを共重合することによって導入することができる。分岐構造は、加工性が優れるという理由から、３分岐構造であることが好ましい。分岐構造を有するポリアルキレングリコールとしては、極性が高いという理由から、下記一般式で表されるポリエチレングリコールであることが好ましい。

式中、ｎは１０〜４０の整数である。ｎが１０未満では、ブリードする傾向があり、４０をこえると、硬くなる傾向がある。低発熱性、作業性の面から、ｎの上限は、３５が好ましく、３０がより好ましく、下限は１５が好ましく、２０がより好ましい。

分岐構造を有するポリオキシアルキレングリコールの配合量は、前記カーボンブラック１００重量部に対して０．１〜１０重量部である。ポリオキシアルキレングリコール化合物の配合量が０．１重量部未満であると充分な分散向上効果が得られず、１０重量部をこえると、ブルーミングが生じる。グリップ性能と低発熱性の両立という面から、上限は８重量部、下限は１重量部がより好ましい。

なお、本発明のゴム組成物には、前記ゴム成分、シリカ、ポリオキシアルキレングリコール化合物、シランカップリング剤のほかに、必要に応じて、クレー、水酸化アルミニウム、炭酸カルシウムなどの無機充填剤、軟化剤、老化防止剤、加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤などの通常のゴム工業で使用される配合剤を適宜配合することができる。

本発明のゴム組成物は、タイヤトレッド、カーカス、ベルト、サイドウォール、ビードなどのタイヤ部材、防振ゴム、ベルト、ホース、その他の各種産業ゴムなどに好適に使用することができる。タイヤ部材の中でも、シリカの分散性が向上し、低発熱性とウエット性能の向上という理由から、タイヤトレッドに使用することが好ましい。

本発明のタイヤは、バンバリーミキサー、オープンロールなどのゴム混練機を用いて混練して得られた前記ゴム組成物に、必要に応じて各種添加剤を混練し、得られた未加硫ゴム組成物を、タイヤのトレッドの形状に合わせて押し出し加工し、タイヤ成型機上にて未加硫タイヤを形成し、さらに、この未加硫タイヤを加硫機中で加熱加圧することで製造される。ここで、トレッドへの加工は、シート状にしたものを所定の形状に張り合わせる方法、または２本以上の押出機に装入して押出機のヘッド出口で２層に形成する方法により作成することができる。

実験例以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、これらは本発明を限定するものではない。

以下に、実施例および比較例で用いた各種薬品および試験方法を記載する。

＜各種薬品＞
ジエン系ゴム：旭化成（株）製のＥ１５（スチレン−ブタジエン共重合体）
シリカ：デグサ（株）製のウルトラシルＶＮ３（チッ素吸着比表面積１７５ｍ²／ｇ、ｐＨ６．２）
化合物１：ＬＡＮＸＥＳＳ製（３分岐構造を有するポリエチレングリコール、ｎ＝２５）
ポリエチレングリコール：日本油脂（株）製のＰＥＧ４０００（分子量：４０００）
カップリング剤：デグサ（株）製のＳｉ７５
アロマチックオイル：出光興産（株）製のダイアナプロセスＡＨ−２４
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）亜鉛華１号
ステアリン酸：日本油脂（株）製の「椿」
老化防止剤：住友化学（株）製のアンチゲン６Ｃ
ワックス：大内新興化学工業（株）製のサンノックＮ
硫黄：軽井沢硫黄（株）製の粉末硫黄
加硫促進剤ＣＺ：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＣＺ
加硫促進剤ＤＰＧ：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＤ

＜試験方法＞
（転がり抵抗指数）
転がり抵抗試験機を用い、試供タイヤをリム（１５×６ＪＪ）、内圧（２３０ｋＰａ）、荷重（３．４３ｋＮ）、速度（８０ｋｍ／ｈ）で走行させたときの転がり抵抗を測定し、比較例１を１００としたときの指数で表示した。指数が大きいほど、良好である。

（ウエットスキッド性能）
湿潤アスファルト路面において、初速度１００ｋｍ／ｈからの制動距離を求め、下記式にしたがって計算して指数で表示した。指数が大きいほど、ウエットスキッド性能が良好である。

（ウエットスキッド性能）＝（比較例１の制動距離）÷（各十指令の制動距離）×１００

（耐摩耗性能）
試供タイヤを実車走行させ、３００００ｋｍ走行前後のパターン溝深さの変化を求め、比較例１を１００としたときの指数で表示した。指数が大きいほど、摩耗特性が良好である。

（操縦安定性）
試供タイヤを車輌（国産ＦＦ車２０００ｃｃ）の全輪に装着してテストコースを実車走行し、ドライバーの官能評価により操縦安定性を評価した。評価は１０点を満点とし、比較例１を６点として相対評価を行った。評点は大きいほうが良好である。

実施例１〜２および比較例１〜３
下記の表１に示す配合処方に従って、ＳＢＲ、シリカ、ポリエチレングリコール、シランカップリング剤、アロマチックオイル、酸化亜鉛、ステアリン酸、老化防止剤、ワックスをバンバリー型ミキサーで３分間混練した。得られたゴム組成物に、硫黄、加硫促進剤をロールで練り込み、未加硫ゴム組成物を得た。
得られた未加硫ゴム組成物をトレッド形状に成形して、他のタイヤ部材と貼りあわせ、１７５℃および２０ｋｇｆの条件にて１２分間加硫することにより、乗用車用タイヤ（タイヤサイズ：１９５／６５Ｒ１５）を製造し、試験に用いた。

表１より明らかなように、分岐構造を有するポリエチレングリコールを配合したゴム組成物から得られたタイヤでは、転がり抵抗指数、ウエットスキッド性能、耐摩耗性能、操縦安定性のバランスに優れ、低燃費性とウエット性能を維持したままで、破壊強度と摩耗性能を向上させ、ハンドリング性能に優れていることがわかる。

Claims (3)

1. ゴム成分１００重量部に対して、チッ素吸着比表面積が２０〜４００ｍ^２／ｇであるシリカを３０〜１５０重量部、および分岐構造を有するポリアルキレングリコールを０．１〜１０重量部含有するゴム組成物。
2. 分岐構造を有するポリアルキレングリコールが、下記一般式
   

   

   （式中のｎは、１０〜４０の整数である）。
   で表されるポリアルキレングリコールである請求項１記載のゴム組成物。
3. 請求項１または２記載のゴム組成物から形成されたトレッドを有するタイヤ。