JP2009035652A - ゴム組成物および空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】加硫前の加工性を損なうことなく、加硫後の発熱性および耐カット性を改善したゴム組成物を提供すること。
【解決手段】（Ａ）ジエン系ゴム１００重量部；（Ｂ−ｉ）補強性充填剤としてシリカ１０〜４０重量部；（Ｃ）硫黄１．０以上３．０重量部未満；および（Ｄ）コバルトアセチルアセトナート０．１〜０．３重量部を含むゴム組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は、ゴム組成物に関し、より詳細には、加硫前の加工性を損なうことなく、加硫後の発熱性および耐カット性を改善したゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤに関する。

近年、自動車の燃費を向上させるためにタイヤ性能を向上させることが求められており、例えばタイヤのサイドウォールにシリカを配合することにより発熱性（またはヒステリシスロス）を低減し、燃費を向上させることが提案されている（特許文献１）。しかし、シリカは、一般的に、その粒子表面に存在するシラノール基による水素結合の形成のために凝集する傾向を有するために、シリカを配合すると加工性が低下するという欠点がある。

特開２００６−１２４４８７号公報

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、ジエン系ゴムに対して、特定量のシリカおよび硫黄に加えて、コバルトアセチルアセトナートを所定量配合すると、加硫前の加工性を損なうことなく、加硫後の発熱性および耐カット性が改善されるゴム組成物が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明によれば、
（Ａ）ジエン系ゴム１００重量部；
（Ｂ−ｉ）補強性充填剤としてシリカ１０〜４０重量部；
（Ｃ）硫黄１．０以上３．０重量部未満；および
（Ｄ）コバルトアセチルアセトナート０．１〜０．３重量部；
を含むゴム組成物が提供される。

本発明のゴム組成物に使用できるジエン系ゴム（成分Ａ）の例としては、天然ゴム（ＮＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体ゴム（ＥＰＤＭ）、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、イソプレン−ブタジエン共重合体ゴムなどが挙げられる。また、前記の各種ジエン系ゴムは、エポキシ基、アルコキシシラン基、水酸基含有基などの官能基で変性されたものであってもよい。これらのジエン系ゴムは、単独で、あるいは、２種以上のブレンドゴムとして使用されてもよい。

本発明のゴム組成物において使用されるシリカ（成分Ｂ−ｉ）としては、窒素吸着比表面積（Ｎ₂ ＳＡ）が２００〜４００ｍ² ／ｇであり、セチルトリメチルアンモニウムブロミド（ＣＴＡＢ）吸着比表面積が１７０〜２７０ｍ² ／ｇであるものが好ましい。シリカは、ジエン系ゴム（Ａ）１００重量部に対して１０〜４０重量部の量で配合される。ジエン系ゴム（Ａ）１００重量部に対してシリカが１０重量部未満であると発熱性を十分に低減できず、４０重量部を超えると本発明のゴム組成物の配合時の加工性が低下する。

本発明のゴム組成物には、補強性充填剤としてシリカ（Ｂ−ｉ）に加えてカーボンブラック（Ｂ−ｉｉ）を、ジエン系ゴム（Ａ）１００重量部に対してシリカ（Ｂ−ｉ）とカーボンブラック（Ｂ−ｉｉ）の合計量が４０〜６０重量部になるような量で配合することが好ましい。ゴム組成物において使用できるカーボンブラックの例としては、例えばＦＥＦグレードのものが挙げられる。カーボンブラックを配合する場合に、カーボンブラックは、３０〜６０ｍ²／ｇの窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）を有することが好ましい。Ｎ₂ＳＡが３０ｍ²／ｇ未満では、充填量を高めることができるが、補強効果が不足して、耐カット性が低下する。Ｎ₂ＳＡが６０ｍ²／ｇを超えるカーボンブラックは、凝集性が高いことからゴム成分に分散させにくくなる。ジエン系ゴム（Ａ）１００重量部に対してカーボンブラック（Ｂ−ｉｉ）の配合量が上記範囲を超えると、本発明のゴム組成物の配合時の加工性が低下する。

本発明のゴム組成物において使用される硫黄（Ｃ）は、市販されているもののいずれであってもよい。硫黄（Ｃ）の配合量は、ジエン系ゴム（Ａ）１００重量部に対して１．０以上３．０重量部未満である。硫黄（Ｃ）の配合量が、ジエン系ゴム（Ａ）１００重量部に対して１．０重量部未満であると破断物性が低下し、ジエン系ゴム（Ａ）１００重量部に対して３．０重量部以上であると早期加硫により加工性が低下する。

本発明のゴム組成物において使用されるコバルトアセチルアセトナート（Ｄ）は、アセチルアセトンとコバルトの錯体であり、分子式：Ｃｏ（Ｃ₅Ｈ₇Ｏ₂）₃で表わされる。分子式Ｃｏ（Ｃ₅Ｈ₇Ｏ₂）₃は、アセチルアセトンを略号ａｃａｃで表わして「Ｃｏ（ａｃａｃ）₃」と表される。コバルトアセチルアセトナートはジエン系ゴム１００重量部当り０．１〜０．３重量部の量で配合される。コバルトアセチルアセトナートの配合量が０．１重量部未満であると、加工性が十分に向上せず、０．３重量部を超えると、発熱性が高まるので好ましくない。

本発明のゴム組成物には、上記シリカおよびカーボンブラックの他に、ゴム業界で一般的に充填剤として使用されているタルク、クレー、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムなどを配合してもよい。

本発明のゴム組成物には、ジエン系ゴム（Ａ）へのシリカ（Ｂ−ｉ）の分散性を高めてゴムに対する補強効果を高めるために、シリカ（Ｂ−ｉ）の総量を基準として３〜３０重量％のシランカップリング剤を配合することが好ましい。シランカップリング剤としては、例えば３，３’−ビス（トリメトキシシリルプロピル）ジスルフィド、３，３’−ビス（トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィド、３，３’−ビス（トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィドが好ましい。

本発明のゴム組成物には、上記成分に加えて、必要に応じて、当該技術分野で一般的に使用されている任意の配合剤、例えば加硫促進剤、加硫剤、加工助剤、老化防止剤等を一般的な配合量で適宜添加することができる。添加剤の配合に際して用いられる混合方法としては、一般的な方法を用いることができ、一般的には塊状、ペレット状または粉体状の配合剤を適切な混合機、例えばニーダー、インターナルミキサー、バンバリーミキサー、ロール等を用いて混合することができる。各種配合剤を混合してゴム組成物を調製した後、一般的な加圧成形または加硫方法により所望のゴム製品、例えば空気入りタイヤの部材を形成することができる。

本発明に係るゴム組成物は、タイヤ、ベルト等の各種ゴム製品において使用することができる。本発明に係るゴム組成物は、加硫前に高い加工性と、加硫後に低い発熱性および高い耐カット性が求められる用途、例えば、タイヤのサイドウォール用のゴム組成物として使用するのが好適である。

以下に示す実施例および比較例を参照して本発明をさらに詳しく説明するが、本発明の技術的な範囲は、これらの実施例によって限定されるものでないことは言うまでもない。

標準例、比較例１〜６および実施例１〜２のゴム組成物の調製
下記表１に示す配合に従って、硫黄および加硫促進剤を除くゴムおよびカーボンブラックなどの配合剤を１．７リットル密閉式バンバリーミキサーに装填して約５分間混合し、得られた混合物を１５０℃でミキサーから放出後、室温まで冷却した。次に、この冷却された混合物に、ロールを用いて硫黄および加硫促進剤を配合し、約３分間混合し、標準例、比較例１〜６および実施例１〜２の各未加硫ゴム組成物を得た。

試験方法
上記のとおり得られた各未加硫ゴム組成物を下記の試験に供した。
（１）加工性
標準例、比較例１〜６および実施例１〜２の各未加硫ゴム組成物から試料を採取して、各試料についてＪＩＳ Ｋ６３００に準拠して、Ｌ形ローター（試験機：島津製作所製のＳＭＶ３００Ｊ）を使用し、予熱時間１分、ローター回転時間４分、温度１００℃でムーニー粘度を測定した。測定されたムーニー粘度は、標準例のムーニー粘度を１００として、すなわち、次式：（標準例のムーニー粘度）／（他の比較例または実施例のムーニー粘度）×１００を用いて、指数で表わした。指数の値が大きいほど、ムーニー粘度が低く、加硫前の加工性に優れていることを意味する。
（２）発熱性（ｔａｎδ（２０℃））
標準例、比較例１〜６および実施例１〜２の各未加硫ゴム組成物を１６０℃で３０分間プレス加硫して縦１５ｃｍ、横１５ｃｍおよび厚さ０．２ｃｍの加硫ゴムシートを作製した。この加硫ゴムシートから試験片を作製し、東洋精機製作所の粘弾性スペクトロメータを用いて、ＪＩＳ Ｋ６３９４に準じて歪１０±２％、周波数２０Ｈｚ、雰囲気温度２０℃の条件下でｔａｎδを求めた。試験結果は、標準例について求められたｔａｎδ（２０℃）の値を１００として、すなわち、次式：（標準例のｔａｎδ（２０℃））／（他の比較例または実施例のｔａｎδ（２０℃））×１００を用いて、指数で表わした。指数の数値が大きい程、発熱性がより低減されたことを示す。
（３）耐カット性
標準例、比較例１〜６および実施例１〜２の各未加硫ゴム組成物を１６０℃で３０分間プレス加硫して得られた縦１００ｍｍ、横１００ｍｍおよび高さ４０ｍｍのゴム片に、先端の角度が９０°、長さ４０ｍｍおよび径４ｍｍの針を高さ１５０ｍｍから荷重２９．４Ｎで落下させ、針の刺さった深さを、標準例を１００として、すなわち、次式：（標準例の針の刺さった深さ）／（他の比較例または実施例の針の刺さった深さ）×１００を用いて、指数で表わした。数値が大きいほど、耐カット性が良好である。

表１注：
(1) ＴＳＲ２０
(2) Nipol BR1220（日本ゼオン（株）製）
(3) ダイアブラックＥ ＦＥＦ（三菱化学（株）製）
(4) ULTRASIL VN-3G（UNITED SILICA INDUSTRIAL社製）
(5) Si-69（デグッサ社製のビス（3-トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド）
(6) ビーズステアリン酸 桐（千葉脂肪酸（株）製）
(7) 酸化亜鉛３種（正同化学工業（株）製）
(8) アンチゲン６Ｃ（住友化学（株）製のＮ−１，３−ジメチルブチル−Ｎ’−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン）
(9) デソレックス３号（昭和シェル石油（株）製)
(10) 金華印油入微粉硫黄（鶴見化学工業（株）製）
(11) ノクセラーNS-P（大内新興化学工業（株）製）
(12) ナーセム第２コバルト（日本化学産業（株）製）

上記表１の結果から、ジエン系ゴムに対して、シリカ、硫黄、コバルトアセチルアセトナートが本発明の範囲内の量で配合すると、加硫前の加工性を損なうことなく、加硫後の発熱性および耐カット性が改善されることが判る。

Claims (3)

1. （Ａ）ジエン系ゴム１００重量部；
   （Ｂ−ｉ）補強性充填剤としてシリカ１０〜４０重量部；
   （Ｃ）硫黄１．０以上３．０重量部未満；および
   （Ｄ）コバルトアセチルアセトナート０．１〜０．３重量部；
   を含むゴム組成物。
2. 前記ゴム組成物が、さらに（Ｂ−ｉｉ）カーボンブラックを、（Ｂ−ｉ）シリカとカーボンブラック（Ｂ−ｉｉ）の合計量がジエン系ゴム１００重量部に対して４０〜６０重量部であることを条件に５０重量部以下の量で含む、請求項１に記載のゴム組成物。
3. 請求項１または２に記載のゴム組成物をタイヤのサイドウォールに配置した空気入りタイヤ。