JP2010013552A

JP2010013552A - タイヤトレッド用ゴム組成物

Info

Publication number: JP2010013552A
Application number: JP2008174454A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kiyohara; 猛清原; Yosuke Suzuki; 洋介鈴木
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2008-07-03
Filing date: 2008-07-03
Publication date: 2010-01-21

Abstract

【課題】ウェット制動性を維持しながら低転がり性を向上するようにしたタイヤトレッド用ゴム組成物を提供する。
【解決手段】ジエン系ゴム１００重量部に対し、ＣＴＡＢ吸着比表面積が８０〜１８０ｍ^２／ｇのカーボンブラックを３０〜１５０重量部配合したゴム組成物であって、油展白土を１〜２０重量部を含有させるようにしたことを特徴とする。
【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、さらに詳しくは、ウェット制動性を維持しながら低転がり性を向上するようにしたタイヤトレッド用ゴム組成物に関する。

近年、乗用車用空気入りタイヤは、省エネルギー対策として燃料消費率を低減するために低転がり抵抗性が強く求められている。タイヤトレッドゴムには耐摩耗性などの走行性能維持のために補強充填剤としてカーボンブラックが多量に配合されているが、タイヤの転がり抵抗を低減するために、カーボンブラックの粒子径を大きくすることによりＣＴＡＢ吸着比表面積を小さくしたものを使用すると、ウェット制動性が悪化してしまう。このようにウェット制動性と低転がり抵抗性とは相反する特性であり、低転がり抵抗性を向上させながらウェット制動性の低下を抑制することは困難である。

この対策として、特許文献１は、カーボンブラックのＣＴＡＢ吸着比表面積を特定すると共に、他のコロイダル特性を規定することを提案している。しかし、この方法では、ウェット制動性を維持することはできても、低転がり性を向上する効果が必ずしも十分とは言えなかった。このため、補強充填剤としてカーボンブラックを単独で配合する場合において、低転がり性をより高いレベルでウェット制動性とバランスさせることが依然として課題になっている。
特開平７−７６６３４号公報

本発明の目的は、ウェット制動性を維持しながら低転がり性をいっそう向上するようにしたタイヤトレッド用ゴム組成物を提供することにある。

上記目的を達成する本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、ジエン系ゴム１００重量部に対し、ＣＴＡＢ吸着比表面積が８０〜１８０ｍ^２／ｇのカーボンブラックを３０〜１５０重量部配合したゴム組成物であって、油展白土を１〜２０重量部含有させるようにしたことを特徴とする。

前記油展白土は、油分を２０〜６０重量％の割合で含有するとよい。また、前記ジエン系ゴムは、天然ゴムを５０重量％以上含むものであるとよい。

本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、ジエン系ゴム１００重量部に対し、ＣＴＡＢ吸着比表面積が８０〜１８０ｍ^２／ｇのカーボンブラックを３０〜１５０重量部配合したゴム組成物に対し、油展白土を１〜２０重量部配合する構成にしたので、カーボンブラックはウェット制動性に優れるＣＴＡＢ吸着比表面積が８０〜１８０ｍ^２／ｇの範囲のものを使用することによって、タイヤトレッドに要求されるウェット制動性を維持しながら、上記量の油展白土を配合したことにより、転がり抵抗をいっそう低減することができる。

本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物に用いるジエン系ゴムは、トレッド用ゴムコンパウンドに配合可能なゴムであればよく、例えば、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、各種のスチレンブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、ブチルゴム等が挙げられる。これらジエン系ゴムは、単独で使用してもよいし、又は複数の種類を使用してもよい。

また、ジエン系ゴムは、天然ゴムを含むことが好ましく、ジエン系ゴム中の天然ゴムの配合比率を、好ましくは５０重量％以上、より好ましくは７０〜１００重量％にするとよい。天然ゴムを５０重量％以上含むことにより、転がり抵抗を低く抑えることができる。

本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、ジエン系ゴム１００重量部に対し、カーボンブラックを３０〜１５０重量部、好ましくは５０〜１００重量部を配合するとよい。カーボンブラックの配合量が３０重量部未満の場合、ゴム組成物の補強性が十分に得られない。カーボンブラックが１５０重量部を超えると、ゴム組成物の転がり抵抗及び加工性が悪化しカーボンブラックの分散性も悪化する。

本発明で使用するカーボンブラックのＣＴＡＢ吸着比表面積は、８０〜１８０ｍ^２／ｇであり、好ましくは９０〜１６０ｍ^２／ｇにするとよい。カーボンブラックのＣＴＡＢ吸着比表面積が８０ｍ^２／ｇ未満であると、タイヤトレッドのウェット制動性が低下すると共に、タイヤトレッドとして必要な補強効果が得られない。ＣＴＡＢ吸着比表面積が１８０ｍ^２／ｇを超える場合、転がり抵抗の低減効果が十分に得られない。なお、カーボンブラックのＣＴＡＢ吸着比表面積は、ＪＩＳＫ６２１７−３に準拠して、測定するものとする。

本発明では、カーボンブラックを配合したゴム組成物に油展白土を配合することにより、低転がり性をさらに向上することができる。この理由は明らかではないが、油展白土に含まれる油分がカーボンブラックの分散性を向上すると共に、油展白土中の酸性白土又は活性白土がゴム組成物の物性バランスを改善するためと考えられる。また、油展白土を配合することにより、ゴム組成物の粘度を低くするためゴム加工性を向上することができる。

油展白土の配合量は、ジエン系ゴム１００重量部に対し、１〜２０重量部であり、好ましくは５〜１５重量部にするとよい。油展白土が１重量部未満であると、転がり抵抗をさらに低減することができず、また、ゴム組成物の粘度を低くすることもできない。油展白土が２０重量部を超えると、タイヤトレッドの耐摩耗性が悪化する。

本発明において、油展白土とは、石油精製工程において、各種の石油製品、半製品、石油化学原料などに含まれる不飽和炭化水素、樹脂、酸素や硫黄化合物および水などの不要成分の除去或いは脱色のために用いられた使用済みの酸性白土や活性白土である。酸性白土とは、モンモリロナイトを主成分とし、少量のクリストバル石などを含む白色粘土をいい、活性白土とは、酸性白土或いは天然に吸着性能を持っている白土（粘土）に酸処理を施して吸着性能を増大させた白土をいう。酸性白土及び活性白土の化学成分は、ＳｉＯ_２が好ましくは５０重量％以上、より好ましくは７５〜８５重量％にするとよい。ＳｉＯ_２が５０重量％未満であると、補強性が低下する。

油展白土が、含有する油種は、特に限定されるものではないが、例えば、鉱油系潤滑油基油、灯油、軽油、ジェット燃料、各種の化成品、溶剤を例示することができる。なかでも、鉱油系潤滑油基油が好ましい。油展白土における油分の含有量（油展量）は、好ましくは２０〜６０重量％であり、より好ましくは３０〜４０重量％にするとよい。油展白土の油展量が２０重量％未満であると、加工性が低下する。油分の含有量が６０重量％を超えると白土分が少なく所定の効果が得られない。

本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物には、他の充填剤を配合してもよく、例えば、シリカ、クレー、炭酸カルシウム、タルク、マイカ、水酸化アルミニウム、炭酸マグネシウム等を例示することができる。これら充填剤の配合方法や配合量は、本発明の目的に反しない限り、従来の一般的な配合方法や配合量とすることができるが、カーボンブラックと他の充填剤との合計量は、好ましくはジエン系ゴム１００重量部に対し１５０重量部を上限にするとよい。また、シリカを配合するときは、シリカ配合量をジエン系ゴム１００重量部に対し、１０重量部未満にするとよく、このような配合量にすることにより本発明の効果をより顕著にすることができる。

また、タイヤトレッド用ゴム組成物には、加硫剤又は架橋剤、老化防止剤、可塑剤、軟化剤、加工助剤などのゴム組成物に一般的に使用される各種添加剤を配合することができる。このような添加剤は一般的な方法で混練してゴム組成物とし、加硫又は架橋するのに使用することができる。また、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。

本発明により得られたタイヤトレッド用ゴム組成物は、空気入りタイヤのキャップトレッドに使用するのが好ましく、本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物からなるキャップトレッドを備えた空気入りタイヤは、高いレベルの低転がり性でウェット制動性とバランスさせることができる。

以下、実施例によって本発明をさらに説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。

表１に示す配合からなる８種類のゴム組成物（実施例１〜４、比較例１〜４）のうち、それぞれ硫黄と加硫促進剤を除く配合成分を秤量し、１.７Ｌの密閉型バンバリーミキサーで５分間混練し、温度１４０℃でマスターバッチを放出し室温冷却した。このマスターバッチを１.７Ｌの密閉型バンバリーミキサーに供し、それぞれ硫黄と加硫促進剤を秤量投入し、混合し各ゴム組成物を得た。なお、８種類のゴム組成物（実施例１〜４、比較例１〜４）は、それぞれカーボンブラック、油展白土中の白土及びクレーの合計量が７０重量部になること、及びアロマオイルと油展白土中の油分との合計量が１０重量部になることを共通条件にするゴム組成にした。

得られた８種類のゴム組成物（実施例１〜４、比較例１〜４）を、その一部を粘度測定に供し、残部を耐摩耗性、動的粘弾性の試験のため、それぞれ所定の金型中で、１５０℃、３０分間加硫して加硫ゴム試験片を作製し、下記に示す方法により試験を行った。

粘度
得られたゴム組成物のムーニー粘度（ＭＬ_１＋４）を、ＪＩＳＫ６３００に準拠し、Ｌ形ロータ（試験機：島津製作所社製ＳＭＶ３００Ｊ）を使用し、予熱時間１分、ローター回転時間４分、温度１００℃の条件で測定した。得られた結果は、比較例１のムーニー粘度を１００とする指数として、表１に示した。この指数が、小さいほど粘度が低く、加工性が良好であることを意味する。

耐摩耗性
得られた加硫シートをＪＩＳＫ６２６４に準拠して、ランボーン摩耗試験機（岩本製作所社製）を使用して、温度２０℃、荷重３０Ｎ、スリップ率２５％、時間１０分の条件で摩耗量を測定した。得られた結果は、比較例１の値の逆数を１００とする指数で表わし表１に示した。この指数が大きいほど耐摩耗性に優れることを意味する。

動的粘弾性（ｔａｎδ）
得られた加硫シートの動的粘弾性を、東洋精機製作所社製粘弾性スペクトロメーターを用いて、初期歪み１０％、振幅±２％、周波数２０Ｈｚで測定し、温度０℃及び６０℃におけるｔａｎδを算出した。得られた結果は、それぞれ比較例１の値を１００とする指数で表わし表１に示した。温度０℃におけるｔａｎδ（０℃）の指数が大きいほどウェット制動性能が優れ、温度６０℃におけるｔａｎδ（６０℃）の指数が小さいほど低転がり性が優れることを意味する。

なお、表１において使用した原材料の種類を下記に示す。
ＮＲ：天然ゴム、タイ国製ＳＴＲ２０
ＣＢ−１：カーボンブラック、東海カーボン社製シースト９Ｍ（ＣＴＡＢ吸着比表面積１５０ｍ^２／ｇ）
ＣＢ−２：カーボンブラック、キャボットジャパン社製ショウブラックＮ３３９（ＣＴＡＢ吸着比表面積９１ｍ^２／ｇ）
ＣＢ−３：カーボンブラック、三菱化学社製ＧＴ−６（ＣＴＡＢ吸着比表面積２００ｍ^２／ｇ）
油展白土：日本サン石油社製試料（白土を潤滑油の精製工程に使用して得られたもの、油展量＝３６重量％）
クレー：日本タルク社製Ｔクレー
アロマオイル：出光興産社製ダイアナプロセスＡＨ−２４
亜鉛華：正同化学工業社製酸化亜鉛３種
ステアリン酸：日油社製ビーズステアリン酸
老化防止剤：フレキシス社製ＳＡＮＴＯＦＬＥＸ６ＰＰＤ
硫黄：鶴見化学工業社製金華印油入微粉硫黄
加硫促進剤：フレキシス社製ＳＡＮＴＯＣＵＲＥＴＢＢＳ

Claims

ジエン系ゴム１００重量部に対し、ＣＴＡＢ吸着比表面積が８０〜１８０ｍ^２／ｇのカーボンブラックを３０〜１５０重量部配合したゴム組成物であって、油展白土を１〜２０重量部含有させるようにしたタイヤトレッド用ゴム組成物。
前記油展白土が、油分を２０〜６０重量％の割合で含有する請求項１に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
前記ジエン系ゴムが、天然ゴムを５０重量％以上含む請求項１又は２に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。