JP2011252069A

JP2011252069A - ジエン系ゴム組成物

Info

Publication number: JP2011252069A
Application number: JP2010126109A
Authority: JP
Inventors: Naoki Kushida; 直樹串田
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2010-06-01
Filing date: 2010-06-01
Publication date: 2011-12-15

Abstract

【課題】優れたグリップ性能を有し、低い転がり抵抗性を有するとともに、耐摩耗性も両立可能なジエン系ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】ジエン系ゴム１００質量部に対し、カーボンブラックを５〜６０質量部、シリカを４０〜１２０質量部および特定のトリアジン誘導体を０．１〜５質量部配合してなることを特徴とするジエン系ゴム組成物と、該ゴム組成物をトレッド（３）に使用した空気入りタイヤ。
【選択図】図１

Description

本発明は、ジエン系ゴム組成物に関するものであり、詳しくは、優れたグリップ性能を有し、低い転がり抵抗性を有するとともに、耐摩耗性も両立可能なジエン系ゴム組成物に関するものである。また本発明は、該ジエン系ゴム組成物からなるタイヤ用ゴム組成物およびこれを使用してなる空気入りタイヤに関するものである。

タイヤに求められる性能は多岐に渡り、特にグリップ性能を高め、高速走行での操縦安定性、湿潤路面での操縦安定性を向上させ、また、自動車の低燃費化のための転がり抵抗性を低減させ、さらに耐摩耗性を向上させることも求められている。
従来、タイヤのグリップ性能を高めるために、補強性フィラーの配合量を多くしたり、ガラス転移温度の高いポリマーを使用したりする手法が取られているが、背反性能として転がり抵抗性が悪化する。また、近年、湿潤路面での操縦安定性および転がり抵抗性の低減を図るため、補強性フィラーとしてシリカを多く配合しているが、耐摩耗性が悪化してしまう。

下記特許文献１には、ゴム成分１００重量部に対して、表面処理されたカーボンブラック３０〜２００重量部と、シリカ２〜３０重量部と、トリアジン系化合物０．１〜２重量部と、シランカップリング剤とを配合してなるタイヤ用ゴム組成物が開示されている。しかしながら特許文献１の目的は、耐熱老化性の向上にあり、下記で説明する本発明のそれとは異なる。

特開昭６４−９２４８号公報

本発明の目的は、優れたグリップ性能および操縦安定性を有し、低い転がり抵抗性を有するとともに、耐摩耗性も両立可能なジエン系ゴム組成物を提供することにある。
また本発明の別の目的は、該ジエン系ゴム組成物からなり、上記特性を備えたタイヤ用ゴム組成物および該タイヤ用ゴム組成物を使用した空気入りタイヤを提供することにある。

本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、ジエン系ゴムにカーボンブラックの特定量、シリカの特定量および特定のトリアジン誘導体を特定量配合することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成することができた。
すなわち本発明は以下のとおりである。
１．ジエン系ゴム１００質量部に対し、カーボンブラックを５〜６０質量部、シリカを４０〜１２０質量部および下記式（１）で表される化合物を０．１〜５質量部配合してなることを特徴とするジエン系ゴム組成物。

[化１]

（式（１）中、Ｒ１およびＲ２はそれぞれ独立して、水素、アルキル基、アルケニル基、フェニルアルキル基またはアルキルフェニル基を表す。ただし、Ｒ１およびＲ２のいずれかはアルキル基を表す）
２．前記１に記載のジエン系ゴム組成物からなるタイヤ用ゴム組成物。
３．前記２に記載のタイヤ用ゴム組成物を使用した空気入りタイヤ。

本発明によれば、ジエン系ゴムにカーボンブラックの特定量、シリカの特定量および特定のトリアジン誘導体を特定量配合することにより、優れたグリップ性能および操縦安定性を有し、低い転がり抵抗性を有するとともに、耐摩耗性も両立可能なジエン系ゴム組成物を提供することができる。
また本発明によれば、該ジエン系ゴム組成物からなり、上記特性を備えたタイヤ用ゴム組成物および該タイヤ用ゴム組成物を使用した空気入りタイヤを提供することができる。

空気入りタイヤの一例の部分断面図である。

以下、本発明をさらに詳細に説明する。

図１は、乗用車用の空気入りタイヤの一例の部分断面図である。
図１において、空気入りタイヤは左右一対のビード部１およびサイドウォール２と、両サイドウォール２に連なるトレッド３からなり、ビード部１、１間に繊維コードが埋設されたカーカス層４が装架され、カーカス層４の端部がビードコア５およびビードフィラー６の廻りにタイヤ内側から外側に折り返されて巻き上げられている。トレッド３においては、カーカス層４の外側に、ベルト層７がタイヤ１周に亘って配置されている。また、ビード部１においてはリムに接する部分にリムクッション８が配置されている。
以下に説明する本発明のゴム組成物は、上記のようなタイヤ用の各種部材に使用することができ、トレッド３に好ましく使用できる。

（ジエン系ゴム）
本発明で使用されるジエン系ゴム成分は、ゴム組成物に配合することができる任意のジエン系ゴムを用いることができ、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム（ＮＢＲ）等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。また、その分子量やミクロ構造はとくに制限されず、アミン、アミド、シリル、アルコキシシリル、カルボキシル、ヒドロキシル基等で末端変性されていても、エポキシ化されていてもよい。
これらのジエン系ゴムの中でも、本発明の効果の点からジエン系ゴムはＳＢＲ、ＢＲが好ましい。

（カーボンブラック）
本発明で使用されるカーボンブラックは、特に限定されるものではなく、通常ゴム組成物に配合されるものを使用することができるが、例えば、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が８０〜１４０ｍ^２／ｇ、好ましくは１００〜１３０ｍ^２／ｇであるのがよい。なお、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）はＪＩＳＫ６２１７−２に準拠して求めた値である。

（シリカ）
本発明で使用されるシリカは、特に限定されるものではなく、通常ゴム組成物に配合されるものを使用することができ、例えば湿式法シリカ、乾式法シリカ、表面処理シリカなどからゴム組成物用として使用されている任意のシリカを用いることができる。シリカのＢＥＴ比表面積（ＪＩＳＫ６４３０付属書Ｅに準拠して測定）は、本発明の効果の点から、例えば１００〜２００ｍ^２／ｇ、好ましくは１１０〜１８０ｍ^２／ｇであるのがよい。

（シランカップリング剤）
本発明では、シランカップリング剤を使用するのが好ましい。使用されるシランカップリング剤は、とくに制限されないが、含硫黄シランカップリング剤が好ましく、例えば３−オクタノイルチオプロピルトリエトキシシラン、３−プロピオニルチオプロピルトリメトキシシラン、ビス−（３−ビストリエトキシシリルプロピル）−テトラスルフィド、ビス−（３−ビストリエトキシシリルプロピル）−ジスルフィド、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
シランカップリング剤の配合量は、前記シリカに対して5〜12質量％が好ましく、6〜10質量％がさらに好ましい。

また本発明では、下記式（１）で表される化合物を使用することを必須とする。

[化２]

（式（１）中、Ｒ１およびＲ２はそれぞれ独立して、水素、アルキル基、アルケニル基、フェニルアルキル基またはアルキルフェニル基を表す。ただし、Ｒ１およびＲ２のいずれかはアルキル基を表す）

式（１）において、Ｒ１およびＲ２のアルキル基およびアルケニル基としては、炭素数が例えば１〜６であり、２〜４がさらに好ましい。また、フェニルアルキル基またはアルキルフェニル基における好ましいアルキル基についても前記と同様である。また、Ｒ１とＲ２とは同じ基を有するのが好ましい。

前記式（１）で表される化合物は、商業的に入手が可能であり、例えば川口化学工業（株）から市販されている。

（充填剤）
本発明のゴム組成物は、上記カーボンブラック、シリカ以外に各種充填剤を配合することができる。充填剤としてはとくに制限されず、用途により適宜選択すればよいが、例えば無機充填剤等が挙げられる。無機充填剤としては、例えばクレー、タルク、炭酸カルシウム等を挙げることができる。

（ゴム組成物の配合割合）
本発明のゴム組成物は、ジエン系ゴム１００質量部に対し、カーボンブラックを５〜６０質量部、シリカを４０〜１２０質量部および前記式（１）で表される化合物を０．１〜５質量部配合してなることを特徴とする。
前記カーボンブラックの配合量が５質量部未満であると、強度が低下し、逆に６０質量部を超えると、転がり抵抗が悪化する。
前記シリカの配合量が４０質量部未満であると、転がり抵抗性が悪化する。逆に１２０質量部を超えると、加工性が悪化する。
前記式（１）で表される化合物の配合量が０．１質量部未満であると、添加量が少な過ぎて本発明の効果を奏することができない。逆に５質量部を超えると耐摩耗性が悪化し、スコーチが早くなり加工性が悪化する。

さらに好ましい前記カーボンブラックの配合量は、ジエン系ゴム１００質量部に対し、１０〜５０質量部である。
さらに好ましい前記シリカの配合量は、ジエン系ゴム１００質量部に対し、４５〜１００質量部であり、とくに好ましくは５０〜８０質量部である。
さらに好ましい前記式（１）で表される化合物の配合量は、ジエン系ゴム１００質量部に対し、０．５〜３質量部である。

本発明のゴム組成物には、前記した成分に加えて、加硫又は架橋剤、加硫又は架橋促進剤、各種オイル、老化防止剤、可塑剤などのゴム組成物に一般的に配合されている各種添加剤を配合することができ、かかる添加剤は一般的な方法で混練して組成物とし、加硫又は架橋するのに使用することができる。これらの添加剤の配合量も、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。

本発明のゴム組成物の用途としては、ベルトコンベアー、ホース、タイヤ等が挙げられるが、とくにタイヤ用途が好ましく、とりわけトレッド用として好適に使用され、とくに、高速走行を必要とする高性能タイヤや競技用タイヤのトレッドに有利に使用できる。

また本発明のゴム組成物は従来の空気入りタイヤの製造方法に従って空気入りタイヤを製造するのに使用することができる。

以下、本発明を実施例および比較例によりさらに説明するが、本発明は下記例に制限されるものではない。

実施例１〜８および比較例１〜８
サンプルの調製
表１および２に示す配合（質量部）において、加硫系（加硫促進剤、硫黄）を除く成分を１．７リットルの密閉式バンバリーミキサーで５分間混練した後、ミキサー外に放出させて室温冷却した。続いて、該組成物を同バンバリーミキサーに再度入れ、加硫系を加えて混練し、ゴム組成物を得た。次に得られたゴム組成物を所定の金型中で１５０℃で３０分間プレス加硫して加硫ゴム試験片を調製した。得られた加硫ゴム試験片について以下に示す試験法で物性を測定した。

硬度（２０℃）：ＪＩＳ６２５３に準拠して、２０℃で測定した。結果は、比較例１または５の値を１００として指数で示した。指数が大きいほど硬度が高く、操縦安定性に優れることを示す。
３００％モジュラス：ＪＩＳ６２５１に準拠して、室温にて引張試験を実施し、３００％変形モジュラスを求めた。結果は、比較例１または５の値を１００として指数で示した。指数が大きいほどモジュラスが高く、グリップ性能に優れることを示す。
破断時強度：ＪＩＳ６２５１に準拠して、室温にて引張試験を実施し、破断時の強度を求めた。結果は、比較例１または５の値を１００として指数で示した。指数が大きいほど破断時の強度が高く、操縦安定性に優れることを示す。
弾性率（６０℃）：岩本製作所社製の粘弾性スペクトロメーターを用い、伸張変形歪率１０±２％、振動数２０Ｈｚ、温度６０℃の条件にて測定した。結果は、比較例１または５の値を１００として指数で示した。指数が大きいほど弾性率が高く、グリップ性能および操縦安定性に優れることを示す。
ｔａｎδ（６０℃）：岩本製作所（株）製の粘弾性スペクトロメーターを用い、伸張変形歪率１０±２％、振動数２０Ｈｚ、温度６０℃の条件にて測定した。結果は、比較例１または５の値を１００として指数で示した。指数が小さいほど転がり抵抗性が低いことを示す。
耐摩耗性：岩本製作所（株）製のランボーン摩耗試験機を用い、荷重５ｋｇ（４９Ｎ）、スリップ率２５％、時間４分、室温の条件にて測定した。結果は、比較例１または５の値を１００として指数で示した。指数が大きいほど耐摩耗性に優れることを示す。
結果を表１および２に併せて示す。

＊１：ＳＢＲ（日本ゼオン（株）製NS460、油展量＝ＳＢＲ１００質量部に対し３７．５質量部）
＊２：ＢＲ（日本ゼオン（株）製BR1220）
＊３：シリカ（エボニックデグッサジャパン（株）製ULTRASIL 7000GR、ＢＥＴ比表面積＝１６０ｍ^２／ｇ）
＊４：カーボンブラック（東海カーボン（株）製シースト６、Ｎ_２ＳＡ＝１１９ｍ^２／ｇ）
＊５：シリカカップリング剤（エボニックデグッサジャパン（株）製Ｓｉ６９）
＊６：酸化亜鉛（正同化学工業（株）製、酸化亜鉛３種）
＊７：ステアリン酸（日油(株)製ビーズステアリン酸）
＊８：老化防止剤（ＦＬＥＸＳＹＳ社製６ＰＰＤ）
＊９：式（１）で表される化合物（川口化学工業（株）製２−（ジブチルアミノ）−１，３，５−トリアジン−４，６−ジチオール）
＊１０：アロマオイル（昭和シェル石油（株）製エキストラクト4号Ｓ）
＊１１：硫黄（鶴見化学工業（株）製金華印油入微粉硫黄）
＊１２：加硫促進剤−１（大内新興化学工業（株）製ノクセラーＣＺ−Ｇ）
＊１３：加硫促進剤−２（住友化学（株）製ソクシノールＤ−Ｇ）

表１は、シリカを多く配合したゴム組成物の例である。
上記の表１から明らかなように、実施例１〜４で調製されたゴム組成物は、ジエン系ゴムにカーボンブラックの特定量、シリカの特定量および式（１）で表される化合物の特定量を配合しているので、従来の代表的な比較例１に対し、優れたグリップ性能および操縦安定性を有し、低い転がり抵抗性を有するとともに、背反性能である耐摩耗性も両立している。
これに対し、比較例２は、式（１）で表される化合物の配合量が本発明で規定する上限を超えているので、耐摩耗性が悪化している。また表には示していないが、加工性も悪化した。
比較例３は、シリカを配合していないので、転がり抵抗性が悪化している。
比較例４は、シリカの配合量が本発明で規定する下限未満であるので、グリップ性能が悪化した。

表２は、シリカとカーボンブラックを同量配合したゴム組成物の例である。
上記の表２から明らかなように、実施例５〜８で調製されたゴム組成物は、ジエン系ゴムにカーボンブラックの特定量、シリカの特定量および式（１）で表される化合物の特定量を配合しているので、従来の代表的な比較例５に対し、優れたグリップ性能および操縦安定性を有し、低い転がり抵抗性を有するとともに、背反性能である耐摩耗性も両立している。
これに対し、比較例６は、式（１）で表される化合物の配合量が本発明で規定する上限を超えているので、耐摩耗性が悪化している。また表には示していないが、加工性も悪化した。
比較例７は、シリカを配合していないので、転がり抵抗性が悪化している。
比較例８は、シリカの配合量が本発明で規定する下限未満であるので、グリップ性能が悪化した。

１ビード部
２サイドウォール
３トレッド
４カーカス層
５ビードコア
６ビードフィラー
７ベルト層
８リムクッション

Claims

ジエン系ゴム１００質量部に対し、カーボンブラックを５〜６０質量部、シリカを４０〜１２０質量部および下記式（１）で表される化合物を０．１〜５質量部配合してなることを特徴とするジエン系ゴム組成物。
[化１]

（式（１）中、Ｒ１およびＲ２はそれぞれ独立して、水素、アルキル基、アルケニル基、フェニルアルキル基またはアルキルフェニル基を表す。ただし、Ｒ１およびＲ２のいずれかはアルキル基を表す）
請求項１に記載のジエン系ゴム組成物からなるタイヤ用ゴム組成物。
請求項２に記載のタイヤ用ゴム組成物を使用した空気入りタイヤ。