JP2009062441A - タイヤトレッド用ゴム組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】転がり抵抗、ウェットグリップ性能、破断強度及び生産性が改善されたタイヤトレッド用ゴム組成物を提供する。
【解決手段】少なくともスチレン−ブタジエン共重合体ゴムを５０重量％以上含むジエン系ゴム１００重量部に対し、ＢＥＴ比表面積が１００〜３００ｍ² ／ｇのシリカを１０重量部以上含む補強性充填剤３０〜１５０重量部と、下記一般式：

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、生産性が改善され、さらに加硫後においてはウェットグリップ性能、転がり抵抗及び強度特性が改善されたタイヤトレッド用ゴム組成物に関する。

従来、ゴム用補強充填剤としては高い補強性及び耐摩耗性を有するカーボンブラックが使用されているが、近年の省エネ、省資源への取り組みなどの社会的要請下、特に自動車の燃料消費節約のために、シリカを配合することが知られており、ゴム組成物にシリカを配合することにより、転がり抵抗軽減の他、ウェットグリップ性能が向上するという利点がもたらされる。しかしながら、シリカは、ゴム分子に対する親和性が小さいため、カーボンブラックと比べてゴムへの分散性が低く、そのため、シリカを配合したゴム組成物は、混練り時の加工性が低く、シリカの不十分な分散により加硫後の破断強度などの強度特性も低いという欠点がある。そこで、シリカを配合したゴム組成物において、ゴム成分へのシリカの分散性を高め、混練り時の加工性を高めるために、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１〜５に提案されており、一定の効果を上げているが、生産性を向上させつつ、加硫後のウェットグリップ性能、転がり抵抗及び強度特性を改善することが求められている。

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

本発明が解決しようとする課題は、生産性が改善され、さらに加硫後においてはウェットグリップ性能、転がり抵抗及び強度特性が改善されたタイヤトレッド用ゴム組成物を提供することにある。

本発明者は、上記の課題を解決すべく鋭意研究した結果、スチレン−ブタジエン共重合体ゴムを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、シリカの分散性が向上して加工性が向上し、また、加硫速度も増大し、さらに、加硫後において、ウェットグリップ性能、転がり抵抗及び強度特性が改善されることを見出し、本発明を完成するに至った。本発明のゴム組成物は、上記のシリカの分散性向上による混練り時の加工性が向上するという効果と加硫速度が増大するという効果とにより、高い生産性を有する。

すなわち、本発明によれば、スチレン−ブタジエン共重合体ゴムを５０重量％以上含むジエン系ゴム１００重量部に対し、ＢＥＴ比表面積が１００〜３００ｍ² ／ｇのシリカを１０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、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）を５０重量％以上含むものであり、スチレン−ブタジエン共重合体ゴムの他に、天然ゴム（ＮＲ）、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ＢＥＴ比表面積を有するシリカ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、例えば破断強度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。

シリカ以外の補強性充填剤として、例えば珪藻土、アルミナ、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化鉄、酸化スズ及び酸化アンチモン等の金属酸化物、例えば水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム及び炭酸マグネシウム等の金属水酸化物、例えば炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸亜鉛、炭酸バリウム、ドーソナイト及びハイドロタルサイト等の金属炭酸塩、例えば硫酸カルシウム、硫酸バリウム及び石膏繊維等の金属硫酸塩、例えばケイ酸カルシウム、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、ガラスビーズ及びシリカ系バルーン等の金属ケイ酸塩、例えば窒化アルミニウム、窒化ホウ素及び窒化ケイ素等の窒化物、例えばカーボンブラック、グラファイト、炭素繊維、炭素バルーン、木炭粉末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。その他の充填剤としては、例えばその他各種金属粉（金、銀、銅、スズ等）、チタン酸カリウム、チタン酸ジルコン酸鉛、アルミニウムボレート、硫化モリブデン、炭化ケイ素、ステンレス繊維、ホウ酸亜鉛、スラグ繊維、テフロン（登録商標）粉、木粉、パルプ、ゴム粉及びアラミド繊維、でんぷん等が挙げられる。補強性充填剤としては、破断強度等の補強性の観点から、カーボンブラック及びシリカが好ましく、さらに、ウェットグリップ性能の観点から、シリカがより好ましい。

シリカは、１００〜３００ｍ² ／ｇのＢＥＴ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。シリカのＢＥＴ比表面積が１００ｍ² ／ｇ未満では、耐摩耗性が低下し、ＢＥＴ比表面積が３００ｍ² ／ｇを超えると、シリカの分散性が低下し、加工性が悪化する。なお、本明細書の記載において、「ＢＥＴ比表面積」とは、ＩＳＯ ５７９４／１に準じて測定される比表面積（単位ｍ² ／ｇ）を意味する。シリカは、ジエン系ゴム１００重量部に対して１０重量部以上、好ましくは２０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、シリカの一次粒子表面に存在するシラノール基と相互作用することによりシリカの一次粒子間の水素結合による相互作用を弱め、その結果、シリカの分散性を高めるものと考えられる。上記一般式（Ｉ）により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、ゴム組成物の加工性及び加硫速度を十分に向上させることはできず、１０重量部を超えると、当該ゴム組成物の加硫後の破断強度が低下してしまう。また、上記一般式（Ｉ）においてｌ、ｍ及びｎが１０を超えると、ポリエーテルポリオールの粘度が高くなり計量作業性が低下する。

本発明のゴム組成物には、上記必須成分に加えて、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、有機過酸化物等も、一般的な配合量で適宜添加することができる。かかる配合剤は、一般的な配合方法で配合でき、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。

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、１．８リットルの密閉式バンバリーミキサーを用いて、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１．８リットルの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）加硫速度（Ｔ３０）
比較例１〜２および実施例１〜２のゴム組成物について、ＪＩＳ Ｋ６３００に準拠して１６０℃にて３０％加硫度に達する時間を測定した。比較例１の測定値を１００として、比較例２および実施例１〜２の測定値を指数で表わした。指数の値が小さいほど、加硫速度が高いことを表す。
（２）破断強度
比較例１〜２および実施例１〜２のゴム組成物を１６０℃で６０分間プレス加硫し、厚さ２ｍｍのシートに成形した。得られたシートから３号ダンベル状の試験片を打ち抜き、ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠して破断時の強度を測定した。比較例１の測定値を１００として、比較例２および実施例１〜２の測定値を指数で表わした。指数が大きいほど、破断強度が高いことを表す。
（３）転がり抵抗性
比較例１〜２および実施例１〜２の各未加硫ゴム組成物を、所定の金型中で、１６０℃で２０分間プレス加硫して試験サンプル（ゴムシート）を作製し、ＪＩＳ Ｋ６３９４に準拠して、（株）東洋精機製作所製の粘弾性スペクトロメーターを用いて、初期歪１０％、振幅＝±２％、周波数２０Ｈｚ、雰囲気温度６０℃の条件で損失正接ｔａｎδ（６０℃）を測定した。比較例１の測定値を１００として、比較例２および実施例１〜２の測定値を指数で表わした。指数が小さいほど、発熱性がより低減されたこと、すなわち転がり抵抗がより低減されることを表す。
（４）シリカ分散性
比較例１〜２および実施例１〜２の各未加硫ゴム組成物を１６０℃で２０分間加硫し、αテクノロジー社製のＲＰＡ２０００を用い、せん断応力Ｇ’の歪依存性を測定した。歪０．２８％から３０．０％までのＧ’を測定した（測定単位ＭＰａ）。歪０．２８％時のせん断応力（Ｇ’0.28）と歪３０．０％時のせん断応力（Ｇ’30.0）の差（Ｇ’0.28−Ｇ’30.0）を求め、比較例１の差の値を１００として、比較例２および実施例１〜２の差の値を指数で表わした。指数が大きいほど、シリカの分散が良好であることを示す。

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、加硫速度が増大し、さらに加硫後においては破断強度、転がり抵抗性及びウェットグリップ性能が改善されることが判る。

Claims (1)

1. スチレン−ブタジエン共重合体ゴムを５０重量％以上含むジエン系ゴム１００重量部に対し、ＢＥＴ比表面積が１００〜３００ｍ² ／ｇのシリカを１０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。