JP2009057398A - タイヤトレッド用ゴム組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】ポリブタジエンゴム中のフィラーの分散性を向上させ、耐摩耗性を上げる。
【解決手段】（Ａ）リニアリティ指数が１１０〜１４０でかつニュートン流動性指数（ｎ）が２．２〜３．０のポリブタジエンゴム１０重量部以上を含むジエン系ゴム１００重量部、
（Ｂ）（ｉ）ＣＴＡＢが７０ｍ²／ｇ以上のカーボンブラック及び／又は（ii）ＢＥＴ比表面積が１００ｍ²／ｇ以上のシリカを成分（Ｂ）（ｉ）及び（ii）の合計量で３０〜１５０重量部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、更に詳しくはフィラーの分散性を向上させると共に耐摩耗性を向上させたタイヤトレッド用ゴム組成物及びそれをトレッド部に用いた空気入りタイヤに関する。

乗用車、トラック、バス、建設車両等に装着される空気入りタイヤにおいては、近年、耐摩耗性が、その商品性の向上や顧客使用時の安全性、経済性及びメンテナンス性といった点から、重要特性として位置づけられている。ポリブタジエンの耐摩耗性を改良するために、従来より分子量を増加させたり、そのリニアリティを向上させたりすることが検討されてきたが（特許文献１参照）、リニアリティが高くなるにつれて、カーボンブラック等の補強剤（フィラー）の分散性が低下するために、混合時の生産性が低下するという弊害があった。

特開平８−２７７３４５号公報

従って、本発明の目的は、ポリブタジエンゴムを含むゴム組成物中のカーボンブラックやシリカなどの補強剤の分散性を向上させると共に、耐摩耗性を向上させることにある。

本発明に従えば、（Ａ）リニアリティ指数が１１０〜１４０でかつニュートン流動性指数（ｎ）が２．２〜３．０
（ここで、リニアリティ指数はポリマーの５重量％トルエン溶液の３０℃での溶液粘度（センチポイズ）であり、ニュートン流動指数は式：γ＝Ｋ・τ^ｎ（式中、γ＝Ｋ・τ^ｎ（γはせん断速度（ずり速度ともいう）（単位：１／ｓｅｃ）、τはせん断応力（ずり応力ともいう）（Ｐａ）、Ｋは１／η（η：ポリマーの粘度（Ｐａ・ｓｅｃ））の定数である）で示される）のポリブタジエンゴム１０重量部以上を含むジエン系ゴム１００重量部、
（Ｂ）（ｉ）ＣＴＡＢが７０ｍ²／ｇ以上のカーボンブラック及び／又は（ii）ＢＥＴ比表面積が１００ｍ²／ｇ以上のシリカを成分（Ｂ）（ｉ）及び（ii）の合計量で３０〜１５０重量部含んでなるタイヤトレッド用ゴム組成物並びにそれをトレッドに用いた空気入りタイヤが提供される。

本発明によれば、（Ａ）前記リニアリティ指数が１１０〜１４０及びニュートン流動指数が２．２〜３．０のポリブタジエンゴムを１０重量部以上含むジエン系ゴム１００重量部に、（Ｂ）（ｉ）ＣＴＡＢが７０ｍ²／ｇ以上のカーボンブラック及び／又は（ii）ＢＥＴ比表面積が１００ｍ²／ｇ以上のシリカを（Ｂ）（ｉ）及び（ii）の合計量で３０〜１５０重量部配合することによりゴム組成物のフィラー分散性及び耐摩耗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、高リニアリティのポリブタジエンゴムであって、特定の流動性を有するポリブタジエンゴムを使用することにより、高リニアリティポリブタジエンゴムへの補強剤の分散性を向上させることができることを見出し、本発明をするに至った。

即ち、本発明で使用するポリブタジエンは、下記リニアリティ指数及びニュートン流動指数を有するものである。
１）リニアリティ指数：１１０〜１４０、好ましくは１１５〜１３０
２）ニュートン流動性指数（ｎ）：２．２〜３．０、好ましくは２．５〜２．８

リニアリティー指数は、前述の如く、ポリマーの５重量％トルエン溶液の粘度（センチポイズ）であり、トルエン濃厚溶液中での分子の絡み合いの程度を示すもので、分子量が同一であればポリマー鎖の分岐の度合いの尺度となる。即ち、同一ムーニー粘度のポリブタジエンの場合、トルエン溶液粘度が小さくなることは分岐度が大きくなることを示し、反対にトルエン溶液粘度が大きくなることは分岐度が小さくなることを示し、リニアリティー（線状）に富んでいることを示す。

ニュートン流動性指数（ｎ）とは、物体の流動特性を示すものであり、物体が流動する時のせん断応力とせん断速度の関係を示す式（１）より求めることができる。
γ＝Ｋ・τ^ｎ（Ｋ：定数） （１）
（式中、γ、Ｋ及びτは前述の通り）
ここでｎ＝１の時物体はニュートン流動性を示し、ｎが大きくなるほど非ニュートン流動性が強くなることを示す。従ってｎ値は混練時等の加工性の良否の指標（ｎ値が大きい程、加工性が良い）として用いることができる。

前記ポリブタジエンゴムのリニアリティ指数が小さいと分岐大となり耐摩耗性が低下し、逆に大きいと製造が困難となるので実用的でない。一方ニュートン流動指数が前記範囲を外れると耐摩耗性が低下するので好ましくない。

前記リニアリティ指数及びニュートン流動指数を有するポリブタジエンゴムの配合量は、ジエン系ゴム１００重量部当り１０重量部以上、好ましくは２０〜８０重量部である。この配合量が少ないと本発明の効果が小さく好ましくない。また、この配合量が多いと、グリップレベルが低下し、タイヤトレッド用途としては好ましくない。前記ポリブタジエンゴムに配合することができるジエン系ゴムは、タイヤ用として使用することができるものであれば特に限定はないが、例えば天然ゴム（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）、他の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）、ブチルゴム（ＩＩＲ）などをあげることができる。これらのジエン系ゴム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。なお、これらのジエン系ゴムは、エチレン−プロピレン共重合体ゴム（ＥＰＲ，ＥＰＤＭ）などとブレンドして使用することもできる。

本発明において使用するカーボンブラックは、ＣＴＡＢ（ＪＩＳ Ｋ６２１７−３にて測定）が７０ｍ²／ｇ以上、好ましくは８０〜１６０ｍ²／ｇのカーボンブラックであり、シリカは、ＢＥＴ比表面積（ＩＳＯ ５７９４／１にて測定）が１００ｍ²／ｇ以上、好ましくは１１０〜２５０ｍ²／ｇのシリカを用い、両者は合計でジエン系ゴム１００重量部当り、３０〜１５０重量部、好ましくは４０〜１２０重量部使用する。前記カーボンブラックのＣＴＡＢ値及びシリカのＢＥＴ値が下限未満では耐摩耗性が低下するので好ましくない。かかるカーボンブラック及びシリカは公知であり、それぞれ市販品を使用することができる。使用するカーボンブラックとシリカの配合比には特に限定はない。

本発明に係るゴム組成物には、前記した成分に加えて、カーボンブラック及びシリカ以外の補強剤（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。

実施例に使用したハイシスＢＲ試作品は以下の方法で調製した。
内部を充分窒素置換した１．５リットル容量のステンレス製のオートクレーブに、１，３−ブタジエンを３０．９重量％含有するシクロヘキサン−ベンゼン−Ｃ４ 留分混合溶液１リットル（シクロヘキサン２２．５重量％、ベンゼン９．６重量％及びシス−２−ブテンを主成分とするＣ４留分を３７．０重量％含有）を仕込み、次に水、ジエチルアルミニウムモノクロライドを加えて攪拌を行ない、シクロオクタジエンを添加した。オートクレーブを昇温し、４８．５℃に内温が到達してから、コバルトオクトエートを加えて、５０℃で３０分間重合反応を行なった。重合を開始して、２０分後（重合割合５１％の段階）に、ｔ−ブチルクロライドを添加した。重合反応終了後、未反応ガスを系外に排出し、重合体を真空下、１０５℃で２時間乾燥させることにより、ポリブタジエンを得た。

実施例１〜２及び比較例１〜２
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ゴム、カーボンブラック等の配合剤成分を、１．７リットルのＢ型バンバリーミキサーを用いて、５分間混合し、ゴムを混合機外に放出させ、室温冷却させた後、同じバンバリーミキサーにて、加硫促進剤及び硫黄を配合し混合した。得られたゴム組成物を以下の方法で試験し、結果を表Ｉに示す。

ゴム物性評価試験法
耐摩耗性：ランボーン摩耗試験機を用い、スリップ率５０％、室温下で測定した。結果は比較例１の値を１００として指数表示した。この値が大きいほど耐摩耗性に優れることを示す。

ＢＩＴ到達時間；上記配合表のオイル、硫黄、加硫促進剤を除く全配合剤を１．７リットルのラボＢ型バンバリーミキサーに投入し、第二ピーク到達までの時間を測定し、比較例１の値を１００とする指数で表示した。この指数が大きいほど、到達までの時間が短く、カーボンブラックの取り込み性がよいことを示す。

表Ｉ脚注
＊１：ＶＳＬ５０２５（ＳＴ／ＶＮ＝２５／６７）ランクセス製
＊２：宇部興産（株）製ＢＲ１５０Ｌ（リニアリティ指数＝１２０，ｎ＝２．０，ＭＬ₁₊₄＝４３，Ｍｗ／Ｍｎ＝２．４）
＊３：前記ハイシスＢＲ試作品２（リニアリティ指数＝１２０，ｎ＝２．７，ＭＬ₁₊₄＝５２，Ｍｗ／Ｍｎ＝３．４）
＊４：宇部興産（株）製ＢＲ２３０（リニアリティ指数＝１２０，ｎ＝３．２，ＭＬ₁₊₄＝３８，Ｍｗ／Ｍｎ＝５．０）
＊５：東海カーボン（株）製Ｎ１３４（ＣＴＡＢ＝１４０ｍ²／ｇ）
＊６：ローディア製Ｚｅｏｓｉｌ １１６５ＭＰ（ＢＥＴ比表面積＝１６５ｍ²／ｇ）
＊７：富士興産（株）製
＊８：酸化亜鉛３種：正同化学工業（株）製
＊９：日本油脂（株）製
＊１０：ＳＡＮＴＯＦＬＥＸ ６ＰＰＤ，ＦＬＥＸＳＹＳ製
＊１１：鶴見化学（株）製
＊１２：ＳＡＮＴＯＣＵＲＥ ＣＢＳ，ＦＬＥＸＳＹＳ製
＊１３：ＳＡＮＴＯＣＵＲＥ ＤＰＧ，ＦＬＥＸＳＹＳ製

リニアリティ指数１１０〜１４０及びニュートン流動性指数２．２〜３．０を有するポリブタジエンゴムを１０重量部以上含むジエン系ゴム１００重量部に、ＣＴＡＢ７０ｍ²／ｇ以上のカーボンブラック及び／又はＢＥＴ比表面積１００ｍ²／ｇ以上のシリカを合計量で３０〜１５０重量部を配合することによって、フィラー分散性が向上し、耐摩耗性が向上したゴム組成物を得ることができ、タイヤトレッド用などとして使用するのに好適である。

Claims (2)

1. （Ａ）リニアリティ指数が１１０〜１４０でかつニュートン流動性指数（ｎ）が２．２〜３．０
   （ここで、リニアリティ指数はポリマーの５重量％トルエン溶液の３０℃での溶液粘度（センチポイズ）であり、ニュートン流動指数は式：γ＝Ｋ・τ^ｎ（式中、γ＝Ｋ・τ^ｎ（γはせん断速度（単位：１／ｓｅｃ）、τはせん断応力（Ｐａ）、Ｋは１／η（η：ポリマーの粘度（Ｐａ・ｓｅｃ））の定数である）で示される）のポリブタジエンゴム１０重量部以上を含むジエン系ゴム１００重量部、
   （Ｂ）（ｉ）ＣＴＡＢが７０ｍ²／ｇ以上のカーボンブラック及び／又は（ii）ＢＥＴ比表面積が１００ｍ²／ｇ以上のシリカを成分（Ｂ）（ｉ）及び（ii）の合計量で３０〜１５０重量部含んでなるタイヤトレッド用ゴム組成物。
2. 請求項１に記載のゴム組成物をトレッドに用いた空気入りタイヤ。