JP2010270247A - タイヤ用ゴム組成物の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】転がり抵抗を低減するようにしたタイヤ用ゴム組成物の製造方法を提供する。
【解決手段】ジエン系ゴム１００重量部に、シリカを５〜１００重量部配合すると共に、下記式（１）（２）で表わされるメルカプトシランをシリカ配合量の０．５〜４．０重量％、０．５〜１０重量％を配合。
（式中、Ｒ１は炭素数１〜４のアルキル基、Ｒ２は炭素数１〜４のアルコキシ基、Ｒ３はメチレン又は炭素数２〜４のアルキレン基、Ｒ４はアルキルポリエーテル基である。）
【選択図】なし
【解決手段】ジエン系ゴム１００重量部に、シリカを５〜１００重量部配合すると共に、下記式（１）（２）で表わされるメルカプトシランをシリカ配合量の０．５〜４．０重量％、０．５〜１０重量％を配合。
（式中、Ｒ１は炭素数１〜４のアルキル基、Ｒ２は炭素数１〜４のアルコキシ基、Ｒ３はメチレン又は炭素数２〜４のアルキレン基、Ｒ４はアルキルポリエーテル基である。）
【選択図】なし
Description
本発明は、タイヤ用ゴム組成物の製造方法に関し、更に詳しくは、ゴム硬度及び成形加工性を維持しながら、転がり抵抗を一層低減するようにしたタイヤ用ゴム組成物の製造方法に関する。
近年、車両走行時の燃費性能を向上するため、空気入りタイヤの転がり抵抗を低減することが求められている。このため空気入りタイヤのトレッド部を構成するゴム組成物に、シリカを配合してヒステリシスロス（特に高温時のｔａｎδ）を小さくすることにより低発熱性にし、タイヤの転がり抵抗を低減することが行われている。
しかし、シリカは凝集性が強いのでジエン系ゴムに均一に分散させることが難しいため、シリカと共にシランカップリング剤を配合することが知られている。このようなシランカップリング剤としては、メルカプトシランやスルフィドシランが挙げられる。このうちメルカプトシランは、反応性が高くヒステリシスロスを小さくする効果が優れるものの、スコーチ時間が短いため成形加工時に焼けが発生しやすいという問題があった。
例えば、特許文献１は、ゴム組成物に長鎖アルキルポリエーテル基を有するメルカプトシランを配合することで、ヒステリシスロスを小さくすることを提案している。しかし、長鎖アルキルポリエーテル基を有するメルカプトシランを配合したゴム組成物は、スコーチ時間が短いため成形加工性が悪化し、かつゴム硬度が低下するためトレッド部に使用したとき充分な剛性を確保することができず、空気入りタイヤの操縦安定性が低下するという問題があった。
このスコーチ時間を改善するため、特許文献２は、メルカプトシランと共に、酸化亜鉛又はスルフィドシランを配合することを提案している。しかし、このゴム組成物では、スコーチ時間を改善することはできても、ヒステリシスロスを小さく抑制する作用を従来レベル以上に向上することは困難であった。
本発明の目的は、ゴム硬度及び成形加工性を低下させることなく、ヒステリシスロスを低減させ転がり抵抗を一層低減するようにしたタイヤ用ゴム組成物の製造方法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用ゴム組成物の製造方法は、ジエン系ゴム１００重量部に、シリカを５〜１００重量部配合すると共に、下記式（１）で表わされるメルカプトシラン（１）を前記シリカ配合量の０．５〜４．０重量％と、下記式（２）で表わされるメルカプトシラン（２）を前記シリカ配合量の０．５〜１０重量％とを配合して、温度１４５〜１８５℃で混合するようにしたことを特徴とする。
前記メルカプトシラン（１）とメルカプトシラン（２）の重量比（メルカプトシラン（１）／メルカプトシラン（２））は、０．１〜３．０であるとよい。また、前記メルカプトシラン（１）は、３−メルカプトプロピル（トリメトキシシラン）であるとよい。メルカプトシラン（２）は、
［Ｃ１３Ｈ２７Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）５］（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）２Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、
［Ｃ１３Ｈ２７Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）５］２（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ
から選ばれる少なくとも１種であるとよい。
［Ｃ１３Ｈ２７Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）５］（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）２Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、
［Ｃ１３Ｈ２７Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）５］２（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ
から選ばれる少なくとも１種であるとよい。
本発明のタイヤ用ゴム組成物の製造方法により得られたタイヤ用ゴム組成物は、空気入りタイヤのトレッド部に使用することが好適であり、その空気入りタイヤは、良好な操縦安定性を確保すると共に低転がり抵抗性を向上することができる。
本発明のタイヤ用ゴム組成物の製造方法によれば、ジエン系ゴム１００重量部に、シリカを５〜１００重量部配合すると共に、前記式（１）で表わされるメルカプトシラン（１）をシリカ配合量の０．５〜４．０重量％と、前記式（２）で表わされるメルカプトシラン（２）をシリカ配合量の０．５〜１０重量％とを配合し、温度１４５〜１８５℃で混合するようにしたので、メルカプトシラン（１）及び（２）の配合に伴う成形加工性の低下を可及的に小さくすることができる。また、メルカプトシラン（１）を配合することによりゴム硬度を維持し、かつメルカプトシラン（２）を配合することによりゴム組成物のヒステリシスロスを従来レベルよりも一層低減し、低転がり抵抗性を向上することができる。
本発明により製造するタイヤ用ゴム組成物において、ベースゴムにはジエン系ゴムを使用する。ジエン系ゴムとしては、例えば天然ゴム（ＮＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、各種スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、各種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）などが例示される。これらジエン系ゴムは、単独又は複数のブレンドとして使用することができる。
本発明により製造するタイヤ用ゴム組成物には、上述したジエン系ゴムにシリカを配合することにより、ゴム組成物のヒステリシスロスを低減する。シリカの配合量は、ジエン系ゴム１００重量部に対して５〜１００重量部、好ましくは３０〜８０重量部である。シリカの配合量が５重量部未満であるとゴム組成物のヒステリシスロスを十分に低くすることができない。また、シリカの配合量が１００重量部を超えると、シリカを均一に分散させるのが困難になると共に、ゴム組成物の機械的物性が低下する。シリカの種類としては、タイヤ用ゴム組成物に使用可能な任意のシリカ、例えば、天然シリカ、合成シリカ、より具体的には、乾式シリカ、湿式シリカ等を使用することが出来る。
シリカは、その粒子表面にシラノール基を有するため凝集性があり、ジエン系ゴムに対する分散性が悪い。このため、本発明では後述するメルカプトシラン（１）及び（２）を共に配合することにより、シリカの分散性を向上しヒステリシスロスを低減する効果を最大にする。メルカプトシラン（１）は、下記式（１）で表される。
上記式（１）において、ｎは０〜２のいずれかの整数、好ましくは０である。Ｒ１は炭素数１〜４のアルキル基であり、好ましくはメチル基又はエチル基である。なお、ｎが２のとき、Ｒ１は互いに独立であり、同じであっても異なっていてもよい。
Ｒ２は炭素数１〜４のアルコキシ基であり、好ましくはメトキシ基又はエトキシ基である。なお、（３−ｎ）が２又は３のとき、Ｒ２は互いに独立であり、同じであっても異なっていてもよい。
Ｒ３はメチレン又は炭素数２〜４のアルキレン基であり、好ましくはトリメチレン基（―ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２―）である。
前記式（１）で表されるメルカプトシラン（１）としては、例えば３−メルカプトプロピル（トリメトキシシラン）、３−メルカプトプロピル（トリエトキシシラン）、３−メルカプトプロピル（ジエトキシメトキシシラン）、３−メルカプトプロピル（トリプロポキシシラン）、３−メルカプトプロピル（ジプロポキシメトキシシラン）、３−メルカプトプロピル（トリブトキシシラン）、３−メルカプトプロピル（ジブトキシメトキシシラン）、３−メルカプトプロピル（ジメトキシメチルシラン）、３−メルカプトプロピル（メトキシジメチルシラン）、３−メルカプトプロピル（ジエトキシメチルシラン）、３−メルカプトプロピル（エトキシジメチルシラン）、３−メルカプトプロピル（ジプロポキシメチルシラン）、３−メルカプトプロピル（プロポキシジメチルシラン）、３−メルカプトプロピル（ジイソプロポキシメチルシラン）、３−メルカプトプロピル（イソプロポキシジメチルシラン）、３−メルカプトプロピル（ジブトキシメチルシラン）、３−メルカプトプロピル（ブトキシジメチルシラン）、２−メルカプトエチル（トリメトキシシラン）、２−メルカプトエチル（トリエトキシシラン）、メルカプトメチル（トリメトキシシラン）、メルカプトメチル（トリエトキシシラン）、３−メルカプトブチル（トリメトキシシラン）、３−メルカプトブチル（トリエトキシシラン）等が例示される。なかでも３−メルカプトプロピル（トリメトキシシラン）、３−メルカプトプロピル（トリエトキシシラン）が好ましい。
上述したメルカプトシラン（１）は、シリカとの親和性が高くジエン系ゴムへの分散性を向上する。このためゴム組成物のヒステリシスロスを低減する作用を行う。また同時にゴム組成物のゴム硬度を維持する作用を行う。メルカプトシラン（１）の配合量は、シリカ配合量に対して０．５〜４．０重量％、好ましくは１．０〜３．０重量％である。メルカプトシラン（１）の配合量が０．５重量％未満であると、充分なシリカ分散効果が得られない。また、メルカプトシラン（１）の配合量が４．０重量％を超えると、スコーチにより加工性が悪化する。
また、メルカプトシラン（２）は、下記式（２）で表され、メルカプトシラン（１）との共同作用により、シリカの分散性を一層向上しヒステリシスロスを低減する作用を行う。
上記式（２）において、ｍは１又は２の整数、好ましくは２である。Ｒ２は炭素数１〜４のアルコキシ基であり、好ましくはメトキシ基又はエトキシ基である。なお、（３−ｍ）が２のとき、Ｒ２は互いに独立であり、同じであっても異なっていてもよい。Ｒ３はメチレン又は炭素数２〜４のアルキレン基であり、好ましくはトリメチレン基（―ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２―）である。
Ｒ４は式−Ｏ−（Ｒ５−Ｏ）ｐ−Ｒ６で表されるアルキルポリエーテル基である。ｍが２のとき、Ｒ４は互いに独立であり、同じであっても異なっていてもよい。また、ポリエーテル部分（Ｒ５−Ｏ）ｐは、単一の構造でなくてもよく、以下の範囲で分布を有する構造でもよい。Ｒ５は炭素数２〜４のアルキレン基、好ましくはエチレン基（―ＣＨ２ＣＨ２―）、トリメチレン基（―ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２―）、プロピレン基（―ＣＨ（ＣＨ３）ＣＨ２―）である。ｐは、エーテル部分の繰り返し数の平均値であり、２〜１５の数、好ましくは３〜１０、より好ましくは３．５〜８の数である。Ｒ６は炭素数１０〜１６、好ましくは１１〜１５のアルキル基である。
式（２）で表されるメルカプトシラン（２）において、アルキルポリエーテル基Ｒ４は複数種の混合物であってもよい。このようなＲ４としては、例えば―Ｏ―（ＣＨ２ＣＨ２−Ｏ）５−（ＣＨ２）１０ＣＨ３、―Ｏ―（ＣＨ２ＣＨ２−Ｏ）５−（ＣＨ２）１１ＣＨ３、―Ｏ―（ＣＨ２ＣＨ２−Ｏ）５−（ＣＨ２）１２ＣＨ３、―Ｏ―（ＣＨ２ＣＨ２−Ｏ）５−（ＣＨ２）１３ＣＨ３、―Ｏ―（ＣＨ２ＣＨ２−Ｏ）５−（ＣＨ２）１４ＣＨ３、―Ｏ―（ＣＨ２ＣＨ２−Ｏ）３−（ＣＨ２）１２ＣＨ３、―Ｏ―（ＣＨ２ＣＨ２−Ｏ）４−（ＣＨ２）１２ＣＨ３、―Ｏ―（ＣＨ２ＣＨ２−Ｏ）６−（ＣＨ２）１２ＣＨ３、―Ｏ―（ＣＨ２ＣＨ２−Ｏ）７−（ＣＨ２）１２ＣＨ３が例示される。
前記式（２）で表されるメルカプトシラン（２）としては、例えば
［Ｃ１１Ｈ２３Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）５］（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）２Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、
［Ｃ１２Ｈ２５Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）３］（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）２Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、
［Ｃ１２Ｈ２５Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）４］（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）２Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、
［Ｃ１２Ｈ２５Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）５］（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）２Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、
［Ｃ１２Ｈ２５Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）６］（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）２Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、
［Ｃ１３Ｈ２７Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）３］（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）２Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、
［Ｃ１３Ｈ２７Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）４］（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）２Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、
［Ｃ１３Ｈ２７Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）５］（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）２Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、
［Ｃ１３Ｈ２７Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）６］（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）２Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、
［Ｃ１４Ｈ２９Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）３］（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）２Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、
［Ｃ１４Ｈ２９Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）４］（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）２Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、
［Ｃ１４Ｈ２９Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）５］（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）２Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、
［Ｃ１４Ｈ２９Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）６］（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）２Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、
［Ｃ１５Ｈ３１Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）５］（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）２Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、
［Ｃ１１Ｈ２３Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）５］２（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、
［Ｃ１２Ｈ２５Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）３］２（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、
［Ｃ１２Ｈ２５Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）４］２（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、
［Ｃ１２Ｈ２５Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）５］２（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、
［Ｃ１２Ｈ２５Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）６］２（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、
［Ｃ１３Ｈ２７Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）３］２（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、
［Ｃ１３Ｈ２７Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）４］２（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、
［Ｃ１３Ｈ２７Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）５］２（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、
［Ｃ１３Ｈ２７Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）６］２（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、
［Ｃ１４Ｈ２９Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）３］２（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、
［Ｃ１４Ｈ２９Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）４］２（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、
［Ｃ１４Ｈ２９Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）５］２（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、
［Ｃ１４Ｈ２９Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）６］２（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、
［Ｃ１５Ｈ３１Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）５］２（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、
が例示される。なかでもメルカプトシラン（２）としては、
［Ｃ１３Ｈ２７Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）５］２（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、
［Ｃ１３Ｈ２７Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）５］（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）２Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、
が好ましい。メルカプトシラン（２）は、これらの中から選ばれる単独化合物でも、複数の化合物の混合物でもよい。
［Ｃ１１Ｈ２３Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）５］（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）２Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、
［Ｃ１２Ｈ２５Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）３］（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）２Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、
［Ｃ１２Ｈ２５Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）４］（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）２Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、
［Ｃ１２Ｈ２５Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）５］（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）２Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、
［Ｃ１２Ｈ２５Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）６］（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）２Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、
［Ｃ１３Ｈ２７Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）３］（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）２Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、
［Ｃ１３Ｈ２７Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）４］（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）２Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、
［Ｃ１３Ｈ２７Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）５］（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）２Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、
［Ｃ１３Ｈ２７Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）６］（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）２Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、
［Ｃ１４Ｈ２９Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）３］（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）２Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、
［Ｃ１４Ｈ２９Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）４］（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）２Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、
［Ｃ１４Ｈ２９Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）５］（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）２Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、
［Ｃ１４Ｈ２９Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）６］（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）２Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、
［Ｃ１５Ｈ３１Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）５］（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）２Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、
［Ｃ１１Ｈ２３Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）５］２（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、
［Ｃ１２Ｈ２５Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）３］２（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、
［Ｃ１２Ｈ２５Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）４］２（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、
［Ｃ１２Ｈ２５Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）５］２（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、
［Ｃ１２Ｈ２５Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）６］２（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、
［Ｃ１３Ｈ２７Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）３］２（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、
［Ｃ１３Ｈ２７Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）４］２（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、
［Ｃ１３Ｈ２７Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）５］２（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、
［Ｃ１３Ｈ２７Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）６］２（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、
［Ｃ１４Ｈ２９Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）３］２（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、
［Ｃ１４Ｈ２９Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）４］２（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、
［Ｃ１４Ｈ２９Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）５］２（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、
［Ｃ１４Ｈ２９Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）６］２（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、
［Ｃ１５Ｈ３１Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）５］２（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、
が例示される。なかでもメルカプトシラン（２）としては、
［Ｃ１３Ｈ２７Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）５］２（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、
［Ｃ１３Ｈ２７Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）５］（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）２Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、
が好ましい。メルカプトシラン（２）は、これらの中から選ばれる単独化合物でも、複数の化合物の混合物でもよい。
上述したメルカプトシラン（２）は、シリカとの親和性が極めて高くジエン系ゴムへの分散性を向上するためゴム組成物のヒステリシスロスを一層低減する作用を行う。メルカプトシラン（２）の配合量は、シリカ配合量に対して０．５〜１０重量％、好ましくは、３．０〜８．０重量％である。メルカプトシラン（２）の配合量が０．５重量％未満であると、充分なシリカの分散効果が得られない。また、メルカプトシラン（２）の配合量が１０重量％を超えると、スコーチにより加工性が悪化する。
メルカプトシラン（２）は、シリカとの親和性を一層向上するが、ゴム組成物のゴム硬度を低下させるので、単独で配合するとタイヤの剛性が低下し操縦安定性が悪化する。このため、メルカプトシラン（２）と、上述したメルカプトシラン（１）を共に使用することにより、ゴム組成物のゴム硬度が低下しないようにする。メルカプトシラン（１）とメルカプトシラン（２）の重量比（メルカプトシラン（１）／メルカプトシラン（２））は、好ましくは０．１〜３．０、より好ましくは０．２〜２．０、更に好ましくは０．３〜１．２にするとよい。重量比（メルカプトシラン（１）／メルカプトシラン（２））が０．１未満であると、ゴム硬度が低下する。また、重量比（メルカプトシラン（１）／メルカプトシラン（２））が３．０を超えると充分なヒステリシスロスの低減効果が得られない。
本発明のタイヤ用ゴム組成物の製造方法は、上述したジエン系ゴムに、シリカ及びメルカプトシラン（１）及び（２）を配合して混合するときの温度を１４５〜１８５℃、好ましくは１５５〜１７５℃の温度範囲にする必要がある。混合時の温度が１４５℃より低いとシリカの分散が不充分な状態でカップリング反応が進行するため加工性が悪化し、温度が１８５℃より高いとゴム硬度が低下する。一般にタイヤ用ゴム組成物の混合温度は１４５℃以下であるが、このような温度で混合した場合、メルカプトシラン（１）及び（２）の配合によりメルトフラクチャーが起りやすくなり、成形加工性を良好にすることができない。一方、混合温度を１４５〜１８５℃の範囲内にすることにより、メルカプトシラン（１）及び（２）を共に配合して混合したときに、メルトフラクチャーの発生を防止すると共に、押出し成形体の表面を平滑にして優れた成形加工性を得ることができる。本発明のゴム組成物の製造方法は、公知のゴム用混練機械、例えば、バンバリーミキサー、ニーダー、ロール等を使用することができる。
本発明において、タイヤ用ゴム組成物に、シリカ以外の無機充填剤やカーボンブラックを配合しても良い。無機充填剤としては、例えば、クレー、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、マイカ、タルク等を例示することが出来る。また、ゴム組成物には、加硫又は架橋剤、加硫又は架橋促進剤、老化防止剤、各種オイル、可塑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出来る。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出来る。
本発明の製造方法で得られたタイヤ用ゴム組成物は、ヒステリシスロス（特に高温のｔａｎδ）が小さいため、低発熱性であると共にタイヤにしたときに転がり抵抗を低減することができる。また、ゴム硬度を確保するため、操縦安定性が優れる。更に、成形加工性が良好なため、高品質のタイヤ部材を安定して製造することができる。このタイヤ用ゴム組成物は、特にトレッド部を構成するのに好適である。
本発明のタイヤ用ゴム組成物をトレッド部に使用した空気入りタイヤは、転がり抵抗が小さいため燃費性能を向上することができる。また、タイヤ剛性が高いため良好な操縦安定性を得ることができる。更に、成形加工性が良好であるため、空気入りタイヤの品質を高くすると共に、安定的に生産することができる。
以下に、実施例を挙げて本発明を説明するが、これにより本発明の範囲が制限を受けるものではない。
表１に示す配合からなる９種類のタイヤ用ゴム組成物（実施例１〜４、比較例１〜５）を、それぞれ硫黄及び加硫促進剤を除く配合成分を秤量し、１．７Ｌのバンバリーミキサーを使用して、混合温度１６５℃で６分間混合しマスターバッチとした。このマスターバッチを放出し、オープンロールで硫黄及び加硫促進剤を加え混合し、タイヤ用ゴム組成物を製造した。
得られた９種類のタイヤ用ゴム組成物の成形加工性を下記の方法により評価した。また、各タイヤ用ゴム組成物を、所定形状の金型内で１６０℃、２０分間プレス加熱し、加硫試験片を成形した。この加硫試験片を使用して、下記の方法により、ゴム硬度及びヒステリシスロス（ｔａｎδ）を評価した。
ゴム硬度
加硫試験片を試料にして、ＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠しデュロメータのタイプＡにより温度２０℃でのゴム硬度を測定した。得られた結果を表１に示した。このゴム硬度が高いほどタイヤにしたときの操縦安定性が優れることを意味する。
加硫試験片を試料にして、ＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠しデュロメータのタイプＡにより温度２０℃でのゴム硬度を測定した。得られた結果を表１に示した。このゴム硬度が高いほどタイヤにしたときの操縦安定性が優れることを意味する。
ヒステリシスロス（ｔａｎδ）
加硫試験片を試料にして、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、温度６０℃におけるｔａｎδを測定し、ヒステリシスロスの尺度とした。得られた結果を表１に示した。このｔａｎδ（６０℃）が小さいほどヒステリシスロスが小さく、タイヤにしたときの転がり抵抗性が低いことを意味する。
加硫試験片を試料にして、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、温度６０℃におけるｔａｎδを測定し、ヒステリシスロスの尺度とした。得られた結果を表１に示した。このｔａｎδ（６０℃）が小さいほどヒステリシスロスが小さく、タイヤにしたときの転がり抵抗性が低いことを意味する。
成形加工性
タイヤ用ゴム組成物を、キャピラリーレオメーター（東洋精機製作所社製ｃａｐｉｒｏｇｒａｐｈ １Ｃ、バレル内径９．５５ｍｍ、キャピラリー径１．０×１０．０ｍｍ）に供し、温度１１０℃、押出し速度１００ｍｍ／分の条件でゴム組成物のストランドを押出した。得られたストランドの表面を、以下の判定基準により評価し、その結果を表１に示した。この評点が小さいほど成形加工性が優れ、評点１であるのがよい。
タイヤ用ゴム組成物を、キャピラリーレオメーター（東洋精機製作所社製ｃａｐｉｒｏｇｒａｐｈ １Ｃ、バレル内径９．５５ｍｍ、キャピラリー径１．０×１０．０ｍｍ）に供し、温度１１０℃、押出し速度１００ｍｍ／分の条件でゴム組成物のストランドを押出した。得られたストランドの表面を、以下の判定基準により評価し、その結果を表１に示した。この評点が小さいほど成形加工性が優れ、評点１であるのがよい。
１： ストランド表面が滑らかなもの
２＋：ストランド表面に曇りが生じているもの
２−：ストランド表面に肌荒れ、シャークスキンの初期のものがあるもの
３： ストランド表面が顕著なシャークスキンがあるもの又はメルトフラクチャーしているもの
２＋：ストランド表面に曇りが生じているもの
２−：ストランド表面に肌荒れ、シャークスキンの初期のものがあるもの
３： ストランド表面が顕著なシャークスキンがあるもの又はメルトフラクチャーしているもの
なお、表１において使用した原材料の種類を下記に示す。
ＢＲ：ブタジエンゴム（日本ゼオン社製Ｎｉｐｏｌ ＢＲ１２２０）
ＳＢＲ：溶液重合スチレンブタジエンゴム（バイエル社製ＶＳＬ５０２５、ゴム１００重量部に対しアロマオイル３７．５重量部を添加した油展品)
シリカ：日本シリカ工業社製Ｎｉｐｓｉｌ ＡＱ
カーボンブラック：東海カーボン社製シースト７ＨＭ
メルカプトシラン（１）：３−メルカプトプロピル（トリメトキシシラン）、信越化学社製ＫＢＭ８０３
メルカプトシラン（２）：［Ｃ１３Ｈ２７Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）５］２（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、Ｄｅｇｕｓｓａ社製Ｓｉ３６３
ステアリン酸：日油社製ビーズステアリン酸
酸化亜鉛：正同化学工業社製酸化亜鉛３種
老化防止剤：大内新興化学工業社製ノクラック６Ｃ
硫黄：鶴見化学工業社製油処理硫黄
加硫促進剤（１）：大内新興化学工業社製ノクセラーＣＺ−Ｇ
加硫促進剤（２）：大内新興化学工業社製ノクセラーＤ
ＢＲ：ブタジエンゴム（日本ゼオン社製Ｎｉｐｏｌ ＢＲ１２２０）
ＳＢＲ：溶液重合スチレンブタジエンゴム（バイエル社製ＶＳＬ５０２５、ゴム１００重量部に対しアロマオイル３７．５重量部を添加した油展品)
シリカ：日本シリカ工業社製Ｎｉｐｓｉｌ ＡＱ
カーボンブラック：東海カーボン社製シースト７ＨＭ
メルカプトシラン（１）：３−メルカプトプロピル（トリメトキシシラン）、信越化学社製ＫＢＭ８０３
メルカプトシラン（２）：［Ｃ１３Ｈ２７Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）５］２（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、Ｄｅｇｕｓｓａ社製Ｓｉ３６３
ステアリン酸：日油社製ビーズステアリン酸
酸化亜鉛：正同化学工業社製酸化亜鉛３種
老化防止剤：大内新興化学工業社製ノクラック６Ｃ
硫黄：鶴見化学工業社製油処理硫黄
加硫促進剤（１）：大内新興化学工業社製ノクセラーＣＺ−Ｇ
加硫促進剤（２）：大内新興化学工業社製ノクセラーＤ
Claims (5)
- ジエン系ゴム１００重量部に、シリカを５〜１００重量部配合すると共に、下記式（１）で表わされるメルカプトシラン（１）を前記シリカ配合量の０．５〜４．０重量％と、下記式（２）で表わされるメルカプトシラン（２）を前記シリカ配合量の０．５〜１０重量％とを配合し、温度１４５〜１８５℃で混合するようにしたタイヤ用ゴム組成物の製造方法。
- 前記メルカプトシラン（１）とメルカプトシラン（２）の重量比（メルカプトシラン（１）／メルカプトシラン（２））を０．１〜３．０にした請求項１に記載のタイヤ用ゴム組成物の製造方法。
- 前記メルカプトシラン（１）が、３−メルカプトプロピル（トリメトキシシラン）である請求項１又は２に記載のタイヤ用ゴム組成物の製造方法。
- 前記メルカプトシラン（２）が、
［Ｃ１３Ｈ２７Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）５］（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）２Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ、
［Ｃ１３Ｈ２７Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）５］２（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）Ｓｉ（ＣＨ２）３ＳＨ
から選ばれる少なくとも１種である請求項１，２又は３に記載のタイヤ用ゴム組成物の製造方法。 - 請求項１〜４のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物の製造方法により得られたタイヤ用ゴム組成物をトレッド部に使用した空気入りタイヤ。
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| JP2009124142A JP2010270247A (ja) | 2009-05-22 | 2009-05-22 | タイヤ用ゴム組成物の製造方法 |
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2009
- 2009-05-22 JP JP2009124142A patent/JP2010270247A/ja active Pending
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