JP2009185145A - ゴム組成物の製造方法、ゴム組成物およびそれを用いたタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】低ロス性および破壊特性を損なうことなく熱伝導性を向上することのできるゴム組成物の製造方法、それにより得られるゴム組成物およびそれを用いたタイヤを提供する。
【解決手段】（Ａ）ジエン系ゴム、（Ｂ）前記ジエン系ゴム（Ａ）と同じかまたは異なるジエン系ゴム、（Ｃ）補強用充填剤および（Ｄ）架橋剤を含むゴム組成物の製造方法である。補強用充填剤（Ｃ）の一部である黒鉛化炭素繊維（Ｃ１）をジエン系ゴム（Ａ）に添加してマスターバッチを得た後、得られたマスターバッチ中に、ジエン系ゴム（Ｂ）、補強用充填剤（Ｃ）の残部であるカーボンブラック（Ｃ２）および架橋剤（Ｄ）を混練りする。
【選択図】なし

Description

本発明はゴム組成物の製造方法（以下、単に「製造方法」とも称する）、ゴム組成物およびそれを用いたタイヤに関し、詳しくは、ゴム組成物の特性改良に係るゴム組成物の製造方法、ゴム組成物およびそれを用いたタイヤに関する。

従来より、低ロス性を維持しつつ、破壊特性や熱伝導性を改良したゴム組成物を得るために、充填剤として気相成長炭素繊維を配合することが行われている（例えば、特許文献１参照）。

ゴム組成物の特性改良に係る技術としては、例えば、特許文献２〜４等に、架橋剤やシリカ、無機充填材のマスターバッチの製造を経てゴム組成物を製造する方法が開示されている。また、特許文献５〜９には、天然ゴム（ＮＲ）ラテックスを用いた天然ゴムマスターバッチの製造方法、並びにそれを用いたゴム組成物およびタイヤが開示されている。
特開２００３−３２７７５３号公報（特許請求の範囲等） 特開２００３−１４７１２４号公報（特許請求の範囲等） 特開２００５−１７９４３６号公報（特許請求の範囲等） 特開２００６−２６５４００号公報（特許請求の範囲等） 特開２００６−１４３８７９号公報（特許請求の範囲等） 特開２００６−１４３８８１号公報（特許請求の範囲等） 特開２００６−２１３８７８号公報（特許請求の範囲等） 特開２００６−２１３８７９号公報（特許請求の範囲等） 特開２００６−２１９６１８号公報（特許請求の範囲等）

ゴム組成物の熱伝導性をさらに向上させるためには、気相成長炭素繊維の充填量をより多くすることが考えられる。しかしながら、その場合、低ロス性や破壊特性が低下すると考えられる。したがって、低ロス性や破壊特性を損なうことなく、熱伝導性を向上できる技術の実現が求められていた。

そこで本発明の目的は、上記問題を解消して、低ロス性および破壊特性を損なうことなく熱伝導性を向上することのできるゴム組成物の製造方法、それにより得られるゴム組成物およびそれを用いたタイヤを提供することにある。

本発明者は鋭意検討した結果、下記構成とすることにより、低ロス性および破壊特性を損なわずに高熱伝導性を実現したゴム組成物が得られることを見出して、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明のゴム組成物の製造方法は、（Ａ）ジエン系ゴム、（Ｂ）前記ジエン系ゴム（Ａ）と同じかまたは異なるジエン系ゴム、（Ｃ）補強用充填剤および（Ｄ）架橋剤を含むゴム組成物の製造方法であって、
前記補強用充填剤（Ｃ）の一部である黒鉛化炭素繊維（Ｃ１）を前記ジエン系ゴム（Ａ）に添加してマスターバッチを得た後、得られた該マスターバッチ中に、前記ジエン系ゴム（Ｂ）、前記補強用充填剤（Ｃ）の残部であるカーボンブラック（Ｃ２）および架橋剤（Ｄ）を混練りすることを特徴とするものである。

本発明においては、前記ジエン系ゴム（Ａ）として、重量平均分子量が、前記ジエン系ゴム（Ｂ）の重量平均分子量と同じかまたはそれより高いものを用いることが好ましく、より好ましくは、前記ジエン系ゴム（Ａ）の重量平均分子量が、前記ジエン系ゴム（Ｂ）の重量平均分子量の１〜５倍である。

また、本発明のゴム組成物は、上記本発明の製造方法により製造されたことを特徴とするものである。

さらに、本発明のタイヤは、上記本発明のゴム組成物を用いたことを特徴とするものである。

本発明によれば、上記構成としたことにより、低ロス性および破壊特性を損なうことなく熱伝導性を向上したゴム組成物が得られる製造方法、それにより得られるゴム組成物およびそれを用いたタイヤを実現することが可能となった。

以下、本発明の好適実施形態について、詳細に説明する。
本発明の製造方法においては、（Ａ）ジエン系ゴム、（Ｂ）前記ジエン系ゴム（Ａ）と同じかまたは異なるジエン系ゴム、（Ｃ）補強用充填剤および（Ｄ）架橋剤を混練してゴム組成物を製造するにあたり、まず、補強用充填剤（Ｃ）の一部である黒鉛化炭素繊維（Ｃ１）をジエン系ゴム（Ａ）に添加して、マスターバッチを得る。次いで、得られたマスターバッチ中に、ジエン系ゴム（Ｂ）、補強用充填剤（Ｃ）の残部であるカーボンブラック（Ｃ２）および架橋剤（Ｄ）を混練りすることで、目的とするゴム組成物を得るものである。

本発明においては、補強用充填剤（Ｃ）の一部である黒鉛化炭素繊維（Ｃ１）を、あらかじめゴム成分の一部であるジエン系ゴム（Ａ）とマスターバッチ化してから残りのゴム成分（Ｂ）、補強用充填剤（Ｃ）の残部であるカーボンブラック（Ｃ２）および架橋剤（Ｄ）と混練するため、得られるゴム組成物中での補強用充填剤の分散性が向上する。特に黒鉛化炭素繊維（Ｃ１）はゴム組成物中で分散しにくいので、あらかじめジエン系ゴム（Ａ）とマスターバッチ化することにより、分散性が大きく向上することになる。これにより、従来法に比して、低ロス性および破壊特性を維持しつつ熱伝導性を高めたゴム組成物を得ることが可能となった。

本発明において用いる（Ａ）ジエン系ゴムとしては、天然ゴム（ＮＲ）、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、エチレン−プロピレン共重合体等のいずれであってもよい。特には、ジエン系ゴム（Ａ）として、重量平均分子量が、ジエン系ゴム（Ｂ）の重量平均分子量と同じかまたはそれより高いものを用いることが好ましい。これにより、破断強度を維持しつつ低ロス化するというメリットが得られる。より好適には、ジエン系ゴム（Ａ）の重量平均分子量を、ジエン系ゴム（Ｂ）の重量平均分子量の１〜５倍とする。これらジエン系ゴム（Ａ）は、一種を単独で用いても、二種以上を混合して用いてもよい。

また、本発明に用いるジエン系ゴム（Ｂ）は、上記ジエン系ゴム（Ａ）として使用できるものと同様のものを用いることができ、上記ジエン系ゴム（Ａ）と同じものであっても異なるものであってもよい。これらジエン系ゴム（Ｂ）についても、一種を単独で用いても、二種以上を混合して用いてもよい。

本発明において、補強用充填剤（Ｃ）は、黒鉛化炭素繊維（Ｃ１）およびカーボンブラック（Ｃ２）からなり、これら黒鉛化炭素繊維（Ｃ１）およびカーボンブラック（Ｃ２）は、いずれも一種を単独で用いても、二種以上を混合して用いてもよい。このうち黒鉛化炭素繊維としては、黒鉛化カーボンブラックや気相成長炭素繊維、グラファイト等を挙げることができる。このうち気相成長炭素繊維としては、所望に応じ適切な繊維径、繊維長およびアスペクト比を有するものを用いることができ、例えば、平均直径０．０１〜０．４μｍ、特には０．０７〜０．３μｍ程度であって、平均長さ０．５〜３０μｍ、特には１．５〜２５μｍ程度のものを用いることができる。また、比表面積が５〜５０ｍ^２／ｇ、特には８〜３０ｍ^２／ｇの範囲内であるものが好ましい。具体的には例えば、市販品として、昭和電工（株）製の気相法炭素繊維ＶＧＣＦ（登録商標）を用いることができる。また、カーボンブラックとしては、ＧＰＦ，ＦＥＦ，ＳＲＦ，ＨＡＦ，ＩＳＡＦ，ＳＡＦ等のグレードのものが挙げられる。本発明において、最初に黒鉛化炭素繊維（Ｃ１）のマスターバッチを作製する理由は、分散性の向上効果が大きいためである。

本発明におけるこれらジエン系ゴム（Ａ）、ジエン系ゴム（Ｂ）および補強用充填材（Ｃ１），（Ｃ２）の配合量としては、例えば、それぞれジエン系ゴム（Ａ）３０〜７０質量部、ジエン系ゴム（Ｂ）３０〜７０質量部、黒鉛化炭素繊維（Ｃ１）１０〜１５０質量部およびカーボンブラック（Ｃ２）５〜５０質量部とすることができる。

架橋剤（Ｄ）は、加硫剤および加硫促進剤を含む概念である。加硫剤としては、硫黄、硫黄含有化合物等が挙げられる。その配合量は、通常ゴム組成物に配合される範囲内とすることができ、例えば、ゴム成分１００質量部に対し、硫黄分として０．１〜１０質量部、好適には１〜５質量部である。また、加硫促進剤としては、例えば、１，３−ジフェニルグアニジン、ジベンゾチアジルジスルフィド、Ｎ−ｔ−ブチル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド、Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、Ｎ，Ｎ’−ジシクロヘキシル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、２−メルカプトベンゾチアゾール等が挙げられる。加硫促進剤の配合量についても、通常ゴム組成物に配合される範囲内とすることができ、例えば、ゴム成分１００質量部に対し、０．１〜７質量部、好適には１〜５質量部である。

本発明のゴム組成物中には、その他、ゴム業界で一般に使用されている配合剤、例えば、プロセスオイル、老化防止剤、軟化剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、オゾン劣化防止剤、着色剤、帯電防止剤、滑剤、酸化防止剤、カップリング剤、発泡剤、発泡助剤等を、本発明の目的を害しない範囲で適宜配合することができる。これら配合剤としては、市販品を好適に使用することができる。

プロセスオイルとしては、例えば、パラフィン系、ナフテン系、芳香族系等が挙げられる。その使用量は、ゴム成分１００質量部に対し０〜１００質量部が好ましく、１００質量部を超えると、加硫ゴムの引張強度や低発熱性が悪化する傾向がある。

本発明のゴム組成物は、上記（Ａ）〜（Ｄ）成分および任意成分を、上記手順に従い混練することにより製造される。この混練の条件としては特に制限はなく、混練装置への投入体積、ローターの回転速度、ラム圧、混練温度、混練時間、混練装置の種類等の諸条件については、目的に応じて適宜選択することができる。混練装置としては、例えば、通常ゴム組成物の混練りに用いるバンバリーミキサー、インターミックス、ニーダー等が挙げられる。

本発明のゴム組成物は、混練後、熱入れ、押出し、加硫等を行うことにより加硫ゴムとして使用することが好ましい。熱入れの条件としては、特に制限はなく、熱入れ温度、熱入れ時間、熱入れ装置等の諸条件は、目的に応じて適宜選択することができる。熱入れ装置としては、例えば、通常ゴム組成物の熱入れに用いるロール機等が挙げられる。また、押出しの条件としては、特に制限はなく、押出時間、押出速度、押出装置、押出温度等の諸条件は、目的に応じて適宜選択することができる。押出装置としては、例えば、通常タイヤ用ゴム組成物の押出しに用いる押出機等が挙げられる。さらに、加硫を行う装置、方式、条件等についても特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。加硫を行う装置としては、例えば、通常タイヤ用ゴム組成物の加硫に用いられる金型を用いた成形加硫機等が挙げられる。加硫温度は、例えば、１００〜１９０℃とすることができる。

本発明のタイヤは、上記ゴム組成物を用いたものであればよく、具体的には、タイヤの構成部材のいずれか、特にはトレッドゴムとして上記ゴム組成物を用いたものである。上記ゴム組成物をトレッドに用いたタイヤは、破壊特性に優れるとともに、転がり抵抗が低く、低燃費性に優れるものとなる。

本発明のタイヤにおいては、上記ゴム組成物を用いる以外の点については特に制限はなく、公知のタイヤの構成をそのまま採用することができる。また、本発明のタイヤに充填する気体としては、通常のあるいは酸素分圧を変えた空気、または窒素等の不活性ガスを用いることができる。

以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
まず、下記の表１に示す配合に従い、マスターバッチゴムを調製した。その後、得られたマスターバッチゴムを用いて、下記表２に示す配合に従い、各実施例および比較例のゴム組成物を調製し、得られた各ゴム組成物を１５０℃×１５分にて加硫して、加硫ゴムを作製した。

得られた各加硫ゴムにつき、下記に従い評価を行った。これらの結果を、下記の表２中に併せて示す。

＜破断強力指数＞
破断強力は、ＪＩＳ Ｋ６３０１−１９９５に準拠して各実施例および比較例の加硫ゴムの引張試験を行い、引張り強さ（Ｔｂ）の測定結果に基づいて評価した。結果は、比較例１の引張強さＴｂを１００とする指数にて示した。数値が大きい程、破断強力が高く、破壊特性に優れるといえる。

＜低ロス指数＞
温度５０℃、１５Ｈｚ、歪１０％におけるｔａｎδを測定し、その結果を比較例１の測定値を１００とする指数にて示した。数値が小さいほど低ロスであり、良好である。

＜熱伝導特性＞
ゴム組成物をロール成形にて成形し、硬化させて得られた硬化物について、そのロール方向に直交する方向の熱伝導率を、京都電子（株）製、迅速熱伝導率計ＱＴＭ−５００を用いて、室温にて測定した。その結果を、比較例１の測定値を１００とする指数にて示した。数値が大きいほど熱伝導性が高く、良好である。

＊１）ジエン系ゴム：＃１５００（スチレンブタジエンゴム，ＪＳＲ社製）
＊２）気相成長炭素繊維：昭和電工（株）製、気相法炭素繊維ＶＧＣＦ（登録商標）
＊３）老化防止剤１：ワックス
＊４）老化防止剤２：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

＊５）加硫促進剤１：１，３−ジフェニルグアニジン
＊６）加硫促進剤２：ジベンゾチアジルジスルフィド
＊７）加硫促進剤３：Ｎ−ｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド

上記表中の結果から、補強用充填剤のうち黒鉛化炭素繊維をジエン系ゴム中に添加してマスターバッチを得る工程を経て製造される実施例のゴム組成物においては、かかる工程を経ないで製造される比較例のゴム組成物に比し、優れた破断強力、低ロス特性および熱伝導性が得られ、これら各特性の両立が実現されていることが明らかである。

Claims (5)

1. （Ａ）ジエン系ゴム、（Ｂ）前記ジエン系ゴム（Ａ）と同じかまたは異なるジエン系ゴム、（Ｃ）補強用充填剤および（Ｄ）架橋剤を含むゴム組成物の製造方法であって、
   前記補強用充填剤（Ｃ）の一部である黒鉛化炭素繊維（Ｃ１）を前記ジエン系ゴム（Ａ）に添加してマスターバッチを得た後、得られた該マスターバッチ中に、前記ジエン系ゴム（Ｂ）、前記補強用充填剤（Ｃ）の残部であるカーボンブラック（Ｃ２）および架橋剤（Ｄ）を混練りすることを特徴とするゴム組成物の製造方法。
2. 前記ジエン系ゴム（Ａ）として、重量平均分子量が、前記ジエン系ゴム（Ｂ）の重量平均分子量と同じかまたはそれより高いものを用いる請求項１記載の製造方法。
3. 前記ジエン系ゴム（Ａ）の重量平均分子量が、前記ジエン系ゴム（Ｂ）の重量平均分子量の１〜５倍である請求項２記載の製造方法。
4. 請求項１〜３のうちいずれか一項記載の製造方法により製造されたことを特徴とするゴム組成物。
5. 請求項４記載のゴム組成物を用いたことを特徴とするタイヤ。