JP2009062438A - タイヤトレッド用ゴム組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】優れた低燃費性並びに引張特性及び耐摩耗性などの強度特性を示し、さらに、加硫後の破断伸びの改善により歩留まりを高めることの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】天然ゴムを５０重量％以上含むジエン系ゴム１００重量部に対し、セチルトリメチルアンモニウムブロミド吸着比表面積が１１０〜１８０ｍ² ／ｇのカーボンブラックを２０重量部以上含む補強性充填剤３０〜１５０重量部と、ポリエーテルポリオール０．５〜１０重量部とを配合してなることを特徴と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し、より詳細には、タイヤトレッドとしての使用時に優れた低燃費性並びに引張特性及び耐摩耗性などの強度特性を示し、さらに、加硫後の破断伸びの改善により歩留まりを高めることのできるタイヤトレッド用ゴム組成物に関する。

省エネルギー化の社会的要求に対応するため、タイヤ業界において、近年、低燃費タイヤの開発が盛んに行われるようになってきており、ゴム組成物に末端変性ポリマーや低燃費仕様のカーボンブラックを配合することにより燃費を向上させることが例えば下記特許文献１および２に提案されているが、このような配合剤を用いた場合には、タイヤトレッドとしての使用時に耐摩耗性が不十分であるという問題、また、加硫後のゴム組成物の破断伸びが低下することから、タイヤ製造時の加硫成形工程後に金型から取り出す際にトレッドの一部が金型にはまってブロック状に破断する傾向があり、歩留まりが悪いという問題がある。

一方、ゴム成分への補強性充填剤としてのシリカ及び／又はカーボンブラックの分散性を高めるために、ポリオールやポリエチレングリコールを添加することが例えば下記特許文献３〜７に提案されており、加工性、加硫後の破断強度、耐摩耗性などの強度特性の向上について一定の効果を上げているが、耐破断性や燃費の改善については検討されていない。

特開２００４−０５９７４０号公報 特開昭６３−２６４６４７号公報 特開平９−１１８７８６号公報 特開平１１−３４３３６６号公報 特開２００２−８８１９３号公報 特開２００１−２８８２９９号公報 特開２００５−３４３９６３号公報

従って、本発明は、タイヤトレッドとして使用した際に優れた低燃費性並びに引張特性及び耐摩耗性などの強度特性を示し、さらに、加硫後の破断伸びの改善によりタイヤ製造時の歩留まりを高めることの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。

本発明者は、上記の課題を解決すべく鋭意研究した結果、天然ゴムを５０重量％以上含むジエン系ゴムとシリカとを含むゴム組成物に、特定量の下記一般式（Ｉ）：

（式中、ｌ、ｍ及びｎはそれぞれ独立に２〜１０の整数を表す）
により表わされるポリエーテルポリオールを配合すると、加硫後において、タイヤトレッドとして使用した際に、優れた低燃費性並びに引張特性及び耐摩耗性などの強度特性を示し、さらに、加硫後の破断伸びの改善によりタイヤ製造時の加硫成形工程後に金型から取り出す際の歩留まりを高めることができることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明によれば、天然ゴムを５０重量％以上含むジエン系ゴム１００重量部に対し、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１１０〜１８０ｍ² ／ｇのカーボンブラックを２０重量部以上含む補強性充填剤３０〜１５０重量部と、下記一般式（Ｉ）：

（式中、ｌ、ｍ及びｎはそれぞれ独立に２〜１０の整数を表す）
により表わされるポリエーテルポリオール０．５〜１０重量部とを配合してなることを特徴とするタイヤトレッド用ゴム組成物が提供される。

本発明のゴム組成物において使用されるジエン系ゴムは、タイヤトレッドに要求される耐摩耗性および低燃費性の観点からその総量を基準として５０重量％以上の天然ゴム（ＮＲ）を含むものであり、天然ゴムの他に、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ニトリルゴム（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）などから選ばれる１種または２種以上のジエン系ゴムを含んでもよい。

本発明のゴム組成物に配合される補強性充填剤は、上記のＣＴＡＢ吸着比表面積を有するカーボンブラックを上記の配合割合で含む限り、ゴム組成物の補強性充填剤として用いられている公知の充填剤の１種以上を含んでもよい。補強性充填剤の配合量は、ジエン系ゴム１００重量部に対して３０〜１５０重量部である。充填剤の配合量が３０重量部より少ないとゴムを十分に補強することができないため、ゴム組成物の耐摩耗性および破断伸び等の強度特性が低下するおそれがあり、１５０重量部を超えると混練り時のゴム組成物が硬くなりすぎ、加工性が低下するおそれがある。

カーボンブラック以外の補強性充填剤として、例えばシリカ、珪藻土、アルミナ、酸化チタン等の金属酸化物、例えば炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ドーソナイト及びハイドロタルサイト等の金属炭酸塩、例えばタルク、カオリン、クレー、マイカ、モンモリロナイト、ベントナイト、活性白土、セピオライト、イモゴライト、セリサイト、ガラス繊維等の金属ケイ酸塩、例えばグラファイト、炭素繊維及びフラーレン等の炭素同素体及び炭素化合物などが挙げられる。カーボンブラック以外の補強性充填剤としては、補強性の観点から、シリカが好ましい。

カーボンブラックは、１１０〜１８０ｍ² ／ｇのＣＴＡＢ吸着比表面積を有する限り、ゴム業界で一般的に使用されているものから適宜選択することができ、その製造方法に限定されない。カーボンブラックのＣＴＡＢ吸着比表面積が１１０ｍ² ／ｇ未満では、補強性が十分でなく、ＣＴＡＢ吸着比表面積が１８０ｍ² ／ｇを超えると、カーボンブラックの分散性が悪化する。なお、本明細書の記載において、「ＣＴＡＢ吸着比表面積」とは、ＪＩＳ Ｋ６２１７に準じて測定される比表面積（単位ｍ² ／ｇ）を意味する。カーボンブラックは、ジエン系ゴム１００重量部に対して２０重量部以上、好ましくは４０重量部以上の量で配合される。

補強性充填剤の形状は特に限定されず、繊維状、針状、板状、球状、粒状またはバルーン状等の形状、あるいは不定形状をとりうる。また補強性充填剤は、上記一般式（Ｉ）のポリエーテルポリオールによる効果を妨げないことを条件として、必要に応じて、処理剤により表面処理されていてもよい。

本発明のゴム組成物に配合される上記一般式（Ｉ）により表わされるポリエーテルポリオールは、ジエン系ゴム１００重量部に対し、０．５〜１０重量部、好ましくは４．０〜８．０重量部の量で配合される。このポリエーテルポリオールの配合量がジエン系ゴム１００重量部に対して０．５重量部未満では、ゴム組成物の物性を改善する効果が小さく、１０重量部を超えると、スコーチを起こす傾向があり、また、加硫後の弾性率及び耐摩耗性が低下してしまうという問題がある。また、ｌ、ｍおよびｎが１０を超えると、ポリエーテルポリオールの計量作業性が低下する。

本発明のゴム組成物には、上記の補強性充填剤及びポリエーテルポリオールに加えて、必要に応じて、ゴム業界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、スコーチ防止剤、紫外線吸収剤、加工助剤、老化防止剤等も、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は、混合する方法としては、一般的な方法が用いられ、一般的には塊状、ペレット状又は粉体状の成分を適切な混合機、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した後、加圧成形する方法等が適用できる。

混練時の各成分の添加順序には特に限定はなく、予めポリエーテルポリオールを補強性充填剤と混合してからゴムに配合しても、ポリエーテルポリオールと補強性充填剤とゴムを同時に配合しても良い。

以下に示す実施例及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。

比較例１〜２及び実施例１〜２のゴム組成物の調製
下記表１の配合に従って、１．７リットル密閉式バンバリーミキサーを用いて、天然ゴム、シリカ、カーボンブラック、酸化亜鉛などの、加硫系以外の材料を５分間混合し、１５０℃でミキサーから放出後、室温まで冷却した。その後、再度１．７リットル密閉式バンバリーミキサーを用いて５分間混合し、１５０℃にて放出後、オープンロールにて加硫促進剤及び硫黄を混合し、比較例１〜２および実施例１〜２の各未加硫ゴム組成物を得た。

試験法
下記実施例及び比較例により得られたゴム組成物の性能は、以下に示す各試験法により求めた。各試験の結果は、表１に示したとおりである。
（１）低燃費性
比較例１〜２および実施例１〜２の各未加硫ゴム組成物を１５０℃で３０分間プレス加硫して厚さ２．０ｍｍ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に準拠して、歪１０±２％、周波数２０Ｈｚおよび雰囲気温度６０℃の条件下で損失正接ｔａｎδ（６０℃）を求めた。試験結果は、比較例１について求められたｔａｎδ（６０℃）の値を１００として指数で表わした。指数の値が大きい程、発熱性がより低減されたことを表す。

（２）引張応力
比較例１〜２および実施例１〜２の各未加硫ゴム組成物を１５０℃で３０分間プレス加硫して厚さ２．０ｍｍの加硫ゴムシートを作製し、得られた加硫ゴムシートからＪＩＳ３号ダンベル状試験片を打ち抜いた。次に、各例の試験片について、ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠して引張応力を測定した。測定結果は、比較例１の測定値を１００として指数で表わした。指数の値が大きい程、引張応力が大きく、補強性が高いことを表す。

（３）破断伸び
比較例１〜２および実施例１〜２の各未加硫ゴム組成物を１５０℃で３０分間プレス加硫して厚さ２．０ｍｍの加硫ゴムシートを作製し、得られた加硫ゴムシートからＪＩＳ３号ダンベル状試験片を打ち抜いた。次に、各例の試験片について、ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠して破断伸びを測定した。測定結果は、比較例１の破断伸びを１００として指数で表わした。指数の値が大きい程、破断伸びが大きいことを表す。

（４）耐摩耗性
ＪＩＳ Ｋ６２６４に準拠し、ランボーン摩耗試験機（岩本製作所（株）製）を使用して、スリップ率２５％の条件にて摩耗量を測定し、比較例１の摩耗量を１００としたときの相対値として比較例２および実施例１〜２で求められた摩耗量を表わした。相対値が大きいほど、耐摩耗性に優れていることを表す。

上記表１の結果から、上記一般式（Ｉ）により表わされるポリエーテルポリオールを、上記所定量でゴム組成物に添加すると、加硫後において、引張応力、破断伸び、耐摩耗性および燃費がバランスよく改善されることが判る。

Claims (1)

1. 天然ゴムを５０重量％以上含むジエン系ゴム１００重量部に対し、セチルトリメチルアンモニウムブロミド吸着比表面積が１１０〜１８０ｍ² ／ｇのカーボンブラックを２０重量部以上含む補強性充填剤３０〜１５０重量部と、下記一般式（Ｉ）：
   

   

   （式中、ｌ、ｍ及びｎはそれぞれ独立に２〜１０の整数を表す）
   により表わされるポリエーテルポリオール０．５〜１０重量部とを配合してなることを特徴とするタイヤトレッド用ゴム組成物。