JP2012116983A - トレッド用ゴム組成物及び競技用タイヤ - Google Patents
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Abstract
【課題】ウェットグリップ性能と耐摩耗性を両立できるトレッド用ゴム組成物、及びこれを用いた競技用タイヤを提供する。
【解決手段】ゴムラテックス、充填剤分散液及び液状ジエン系重合体エマルジョンを混合して得られるウェットマスターバッチと、水酸化アルミニウムとを含むトレッド用ゴム組成物に関する。
【選択図】なし
【解決手段】ゴムラテックス、充填剤分散液及び液状ジエン系重合体エマルジョンを混合して得られるウェットマスターバッチと、水酸化アルミニウムとを含むトレッド用ゴム組成物に関する。
【選択図】なし
Description
本発明は、トレッド用ゴム組成物、及びそれを用いた競技用タイヤに関する。
レースなどに適用される競技用タイヤ、特にウェット路面に適用される競技用ウェットタイヤのトレッドには、一般的にウェットグリップ性能の向上を目的として、水酸化アルミニウムが配合されている。
しかし、水酸化アルミニウムを配合すると、耐摩耗性が悪化する傾向がある。また、カーボンブラックを配合することにより、機械的強度が向上し、耐摩耗性を改善できるが、ウェットグリップ性能が悪化する傾向がある。このように、ウェットグリップ性能と耐摩耗性を両立することは困難であった。
一方、グリップ性能の向上のために、オイルに代えて、ゴム成分に比べて重量平均分子量が小さく、常温で液体の液状ポリマーを配合する手法も知られているが、かかる手法によっても、上記性能を両立することは困難であった。
特許文献１には、水素添加した液状ポリマーを使用することが記載されているが、ウェットグリップ性能と耐摩耗性を両立する点については未だ改善の余地がある。
本発明は、前記課題を解決し、ウェットグリップ性能と耐摩耗性を両立できるトレッド用ゴム組成物、及びこれを用いた競技用タイヤを提供することを目的とする。
本発明は、ゴムラテックス、充填剤分散液及び液状ジエン系重合体エマルジョンを混合して得られるウェットマスターバッチと、水酸化アルミニウムとを含むトレッド用ゴム組成物に関する。
上記ゴム組成物は更に溶液重合スチレンブタジエンゴムを含むことが好ましい。
上記ウェットマスターバッチにおいて、上記充填剤分散液が充填剤を水性媒体中に分散させたものであり、上記液状ジエン系重合体エマルジョンが界面活性剤を用いて液状ジエン系重合体を乳化させた水中油滴型エマルジョンであることが好ましい。
上記ウェットマスターバッチが、ゴムラテックス中のゴム成分１００質量部に対して、上記液状ジエン系重合体を１０〜１００質量部、上記充填剤を４０〜１５０質量部含むことが好ましい。
上記ウェットマスターバッチにおいて、上記ゴムラテックスが乳化重合スチレンブタジエンゴムラテックス、上記充填剤がシリカ、上記液状ジエン系重合体が液状スチレンブタジエン共重合体であることが好ましい。
本発明はまた、上記ゴム組成物を用いて作製したトレッドを有する競技用タイヤに関する。
本発明によれば、ゴムラテックス、充填剤分散液及び液状ジエン系重合体エマルジョンを混合して得られるウェットマスターバッチと、水酸化アルミニウムとを含むトレッド用ゴム組成物であるので、ウェットグリップ性能と耐摩耗性を両立できる。よって、これらの性能に優れた競技用タイヤ、特に競技用ウェットタイヤを提供できる。
本発明のトレッド用ゴム組成物は、ゴムラテックス、充填剤分散液及び液状ジエン系重合体エマルジョンを混合して得られるウェットマスターバッチと、水酸化アルミニウムとを含む。
液状ポリマーを使用する場合、耐摩耗性の低下などの懸念があるが、本発明では上記ウェットマスターバッチを使用することでその懸念を払拭でき、液状ポリマーの使用によるウェットグリップ性能、耐摩耗性能の改善効果が良好に得られる。これは、ウェットマスターバッチ化によって液状ポリマーとゴム成分との相溶性を充分に高め、液状ポリマーの分散性が高まったことによると推察される。
また、該ウェットマスターバッチと共に水酸化アルミニウムを併用することで、ウェットグリップ性能を大幅に改善でき、ウェットグリップ性能と耐摩耗性を高次元で両立できる。更に溶液重合スチレンブタジエンゴム（Ｓ−ＳＢＲ）も配合することで、前述の効果が非常に高い次元で発揮される。
〔ウェットマスターバッチ〕
上記ウェットマスターバッチ（ＷＭＢ）は、（Ａ）ゴムラテックスと、（Ｂ）充填剤分散液と、（Ｃ）液状ジエン系重合体エマルジョンとを混合して得られたものである。
上記ウェットマスターバッチ（ＷＭＢ）は、（Ａ）ゴムラテックスと、（Ｂ）充填剤分散液と、（Ｃ）液状ジエン系重合体エマルジョンとを混合して得られたものである。
上記ＷＭＢは、例えば、（Ａ）〜（Ｃ）を混合し、その後、凝固、乾燥することにより調製できる。
（（Ａ）ゴムラテックス）
ゴムラテックスとしては、天然ゴムラテックス、合成ジエン系ゴムラテックス（ブタジエンゴム、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、エチレン酢酸ビニルゴム、クロロプレンゴム、ビニルピリジンゴム、ブチルゴムなどのラテックス）などが挙げられる。なかでも、ウェットグリップ性能に優れるという理由から、スチレンブタジエンゴムラテックス（ＳＢＲラテックス）が好ましい。
ゴムラテックスとしては、天然ゴムラテックス、合成ジエン系ゴムラテックス（ブタジエンゴム、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、エチレン酢酸ビニルゴム、クロロプレンゴム、ビニルピリジンゴム、ブチルゴムなどのラテックス）などが挙げられる。なかでも、ウェットグリップ性能に優れるという理由から、スチレンブタジエンゴムラテックス（ＳＢＲラテックス）が好ましい。
ゴムラテックス中のゴム成分（ゴム固形分）の濃度は特に限定されないが、ゴムラテックス（１００質量％）中での均一分散性の点から、好ましくは２０〜８０質量％、より好ましくは３０〜６０質量％である。
ＳＢＲラテックスにおけるＳＢＲとしては特に限定されず、乳化重合スチレンブタジエンゴム（Ｅ−ＳＢＲ）など、タイヤ工業において一般的なものを使用できる。なかでも、ウェットグリップ性能に優れるという理由から、Ｅ−ＳＢＲが好ましい。
上記ＳＢＲのビニル含量は、好ましくは５質量％以上、より好ましくは１５質量％以上である。ビニル含量が５質量％未満であると、充分なウェットグリップ性能が得られないおそれがある。該ビニル含量は、好ましくは５０質量％以下、より好ましくは２５質量％以下である。ビニル含量が５０質量％を超えると、耐摩耗性が悪化する傾向がある。
なお、本明細書において、ＳＢＲのビニル含量は、赤外吸収スペクトル分析法によって測定できる。
なお、本明細書において、ＳＢＲのビニル含量は、赤外吸収スペクトル分析法によって測定できる。
上記ＳＢＲのスチレン含量は、好ましくは２０質量％以上、より好ましくは３０質量％以上である。スチレン含量が２０質量％未満であると、充分なウェットグリップ性能が得られないおそれがある。該スチレン含量は、好ましくは５０質量％以下、より好ましくは４５質量％以下である。スチレン含量が５０質量％を超えると、低温時のグリップ性能が劣るおそれがある。
なお、本明細書において、ＳＢＲのスチレン含量は、Ｈ１−ＮＭＲ測定により算出される。
なお、本明細書において、ＳＢＲのスチレン含量は、Ｈ１−ＮＭＲ測定により算出される。
（（Ｂ）充填剤分散液）
充填剤分散液としては、充填剤を水性媒体中に分散させたものが挙げられる。充填剤分散液を使用することにより、ポリマー（ゴム分子）と充填剤を液体状態で混合でき、充填剤を良好に分散できる。
充填剤分散液としては、充填剤を水性媒体中に分散させたものが挙げられる。充填剤分散液を使用することにより、ポリマー（ゴム分子）と充填剤を液体状態で混合でき、充填剤を良好に分散できる。
充填剤分散液は、公知の方法で製造でき、例えば、高圧ホモジナイザー、超音波ホモジナイザー、コロイドミル等を用いて調製できる。具体的には、コロイドミルに水性媒体を入れ、攪拌しながら充填剤、必要に応じてシランカップリング剤などを添加し、次いでホモジナイザーを用いて更に必要に応じて界面活性剤とともに循環することにより、上記分散液を調製できる。なお、上記分散液中の充填剤の濃度は特に限定されないが、分散液（１００質量％）中での均一分散性の点から、好ましくは０．５〜１０質量％、より好ましくは３〜７質量％である。
充填剤としては、カーボンブラック、シリカ、炭酸カルシウム、アルミナ、クレー、タルクなど、従来タイヤ用ゴム組成物において慣用されるもののなかから任意に選択して用いることができるが、ウェットグリップ性能、耐摩耗性がバランスよく得られるという理由から、シリカが好ましい。
シリカとしては、例えば、湿式法で製造されたシリカ、乾式法で製造されたシリカなどが挙げられるが、特に制限はない。
シリカのチッ素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）は、好ましくは３０ｍ２／ｇ以上、より好ましくは１００ｍ２／ｇ以上である。３０ｍ２／ｇ未満であると、補強効果が小さく、耐摩耗性能を確保できないおそれがある。また、シリカのＮ２ＳＡは、好ましくは５００ｍ２／ｇ以下、より好ましくは２５０ｍ２／ｇ以下である。５００ｍ２／ｇを超えると、分散性が低下し、発熱性が増大する傾向がある。
なお、シリカのＮ２ＳＡは、ＡＳＴＭ−Ｄ−４８２０−９３に準拠した方法により測定することができる。
なお、シリカのＮ２ＳＡは、ＡＳＴＭ−Ｄ−４８２０−９３に準拠した方法により測定することができる。
前述の分散液の製法のとおり、充填剤分散液には、シランカップリング剤を添加してもよい。これにより、補強性を更に向上できる。
シランカップリング剤としては特に限定されず、従来からタイヤ分野において汎用されているものを使用でき、例えば、スルフィド系、メルカプト系、ビニル系、アミノ系、グリシドキシ系、ニトロ系、クロロ系シランカップリング剤などが挙げられる。なかでも、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、ビス（２−トリエトキシシリルエチル）テトラスルフィド、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィド、ビス（２−トリエトキシシリルエチル）ジスルフィドなどのスルフィド系を好適に使用できる。
また前述のとおり、充填剤分散液には、分散性の点から、適宜界面活性剤を添加してもよい。界面活性剤としては、特に限定されず、公知の陰イオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、両性界面活性剤などを適宜使用できる。なお、上記分散液において、界面活性剤の添加量は特に限定されないが、分散液（１００質量％）中の充填剤の均一分散性の点から、好ましくは０．０１〜３質量％、より好ましくは０．０５〜１質量％である。
水性媒体としては、水、アルコールなどが挙げられ、なかでも、水を使用することが好ましい。
（（Ｃ）液状ジエン系重合体エマルジョン）
液状ジエン系重合体エマルジョンは、例えば、界面活性剤を用いて液状ジエン系重合体を乳化させたものが挙げられ、ゴム成分と液状ジエン系重合体との相溶性をより向上できるという理由から、水中油滴型エマルジョンであることが好ましい。
液状ジエン系重合体エマルジョンは、例えば、界面活性剤を用いて液状ジエン系重合体を乳化させたものが挙げられ、ゴム成分と液状ジエン系重合体との相溶性をより向上できるという理由から、水中油滴型エマルジョンであることが好ましい。
液状ジエン系重合体エマルジョンは、公知の乳化方法にて調製でき、液状ジエン系重合体に所定量の界面活性剤及び水を加え、ホモミキサー、コロイドミル、ラインミル、ホモジナイザー、プラネタリーミキサー、トリミックスミキサー等の乳化機又は混合機を用いてせん断応力を加えることにより、水中油滴型エマルジョンを調製できる。
液状ジエン系重合体は、液体状態のジエン系重合体であれば特に限定されず、例えば、液状のスチレンブタジエン共重合体（ゴム）、ブタジエン重合体（ゴム）、イソプレン重合体（ゴム）、アクリロニトリルブタジエン共重合体（ゴム）等が挙げられる。なかでも、ウェットグリップ性能の向上効果が大きいことから、液状スチレンブタジエン共重合体（液状ＳＢＲ）が好ましい。
液状ＳＢＲの重量平均分子量（Ｍｗ）は好ましくは２０００以上、より好ましくは３０００以上である。Ｍｗが２０００未満では、耐摩耗性が低下する傾向がある。また、液状ＳＢＲのＭｗは好ましくは５００００以下、より好ましくは４００００以下、更に好ましくは１５０００以下である。Ｍｗが５００００を超えると、ゴム成分との分子量の差が小さくなり、可塑剤としての効果が発揮されにくい傾向がある。
なお、本明細書において、重量平均分子量（Ｍｗ）は、後述の実施例に記載の方法により測定される。
なお、本明細書において、重量平均分子量（Ｍｗ）は、後述の実施例に記載の方法により測定される。
液状ＳＢＲのガラス転移温度（Ｔｇ）は、−６０℃以上が好ましく、−５０℃以上がより好ましい。Ｔｇが−６０℃未満では、エネルギーロスが低く、所望のグリップ性能が得られない傾向がある。また、Ｔｇは、−１０℃以下が好ましく、−１５℃以下がより好ましい。Ｔｇが−１０℃を超えると、低温で硬くなり、充分なグリップ性能が得られない傾向がある。
なお、ガラス転移温度（Ｔｇ）は、後述の実施例に記載の方法により測定される。
なお、ガラス転移温度（Ｔｇ）は、後述の実施例に記載の方法により測定される。
液状ＳＢＲのビニル含量は、好ましくは１０質量％以上、より好ましくは２０質量％以上である。ビニル含量が１０質量％未満であると、充分なウェットグリップ性能が得られないおそれがある。該ビニル含量は、好ましくは９０質量％以下、より好ましくは７５質量％以下である。ビニル含量が９０質量％を超えると、耐摩耗性が悪化する傾向がある。
なお、液状ＳＢＲのビニル含量は、赤外吸収スペクトル分析法によって測定できる。
なお、液状ＳＢＲのビニル含量は、赤外吸収スペクトル分析法によって測定できる。
液状ＳＢＲのスチレン含量は、好ましくは１０質量％以上、より好ましくは１５質量％以上である。スチレン含量が１０質量％未満であると、充分なウェットグリップ性能が得られないおそれがある。該スチレン含量は、好ましくは６０質量％以下、より好ましくは５０質量％以下である。スチレン含量が６０質量％を超えると、軟化点が高くなり、ゴムが硬くなり、グリップ性能が悪化するおそれがある。
なお、液状ＳＢＲのスチレン含量は、Ｈ１−ＮＭＲ測定により算出される。
なお、液状ＳＢＲのスチレン含量は、Ｈ１−ＮＭＲ測定により算出される。
上記エマルジョン中の液状ジエン系重合体の濃度は特に限定されず、適宜選択できる。
界面活性剤としては、公知の界面活性剤を使用できるが、液状ジエン系重合体を良好に分散できる点から、非イオン性界面活性剤を使用することが好ましい。なかでも、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油などが好ましい。
また、非イオン性界面活性剤は、親水性部分がオキシエチレンの繰り返し単位を２〜４０個有することが好ましく、親油性部分がアルキルエーテルまたはアルケニルエーテル構造であることが好ましい。
なお、上記エマルジョンにおいて、界面活性剤の添加量は特に限定されないが、該エマルジョン（１００質量％）中の液状ジエン系重合体の均一分散性の点から、好ましくは０．１〜１０質量％、より好ましくは１〜５質量％である。
（混合）
上記ゴムラテックスと、上記充填剤分散液と、上記液状ジエン系重合体エマルジョンとの混合方法としては、特に限定されず、例えば、ブレンダーミル中にゴムラテックスを入れ、撹拌しながら、充填剤分散液と、液状ジエン系重合体エマルジョンとを滴下する方法や、充填剤分散液を撹拌しながら、これにゴムラテックスと、液状ジエン系重合体エマルジョンとを滴下する方法、液状ジエン系重合体エマルジョンを撹拌しながら、これにゴムラテックスと、充填剤分散液とを滴下する方法等が挙げられる。また、一定の流量比のゴムラテックス流と充填剤分散液流と、液状ジエン系重合体エマルジョン流とを激しい水力撹拌条件下で混合する方法等でもよい。
上記ゴムラテックスと、上記充填剤分散液と、上記液状ジエン系重合体エマルジョンとの混合方法としては、特に限定されず、例えば、ブレンダーミル中にゴムラテックスを入れ、撹拌しながら、充填剤分散液と、液状ジエン系重合体エマルジョンとを滴下する方法や、充填剤分散液を撹拌しながら、これにゴムラテックスと、液状ジエン系重合体エマルジョンとを滴下する方法、液状ジエン系重合体エマルジョンを撹拌しながら、これにゴムラテックスと、充填剤分散液とを滴下する方法等が挙げられる。また、一定の流量比のゴムラテックス流と充填剤分散液流と、液状ジエン系重合体エマルジョン流とを激しい水力撹拌条件下で混合する方法等でもよい。
（凝固）
上記混合工程の後、通常、凝固させるが、凝固工程は、通常、ギ酸、硫酸等の酸性化合物や、塩化ナトリウム等の塩等の凝固剤を添加して行われる。なお、上記混合によって凝固される場合もあり、この場合は凝固剤を用いなくてもよい。
上記混合工程の後、通常、凝固させるが、凝固工程は、通常、ギ酸、硫酸等の酸性化合物や、塩化ナトリウム等の塩等の凝固剤を添加して行われる。なお、上記混合によって凝固される場合もあり、この場合は凝固剤を用いなくてもよい。
（乾燥）
凝固後、通常、得られた凝固物を回収し、遠心分離等によって脱水し、更に、洗浄、乾燥を行うことにより、上記ＷＭＢが得られる。乾燥に使用できる乾燥機としては、例えば、真空乾燥機、エアドライヤー、ドラムドライヤー、バンドドライヤー、熱風乾燥機、キルン式乾燥機等を使用できる。
凝固後、通常、得られた凝固物を回収し、遠心分離等によって脱水し、更に、洗浄、乾燥を行うことにより、上記ＷＭＢが得られる。乾燥に使用できる乾燥機としては、例えば、真空乾燥機、エアドライヤー、ドラムドライヤー、バンドドライヤー、熱風乾燥機、キルン式乾燥機等を使用できる。
（ＷＭＢの組成）
ＷＭＢ中の充填剤の含有量は、該ＷＭＢに含まれるゴム成分１００質量部に対して４０質量部以上が好ましく、５０質量部以上がより好ましい。充填剤の含有量が４０質量部未満では、グリップ性能及び耐摩耗性が低下する傾向がある。また、充填剤の含有量は、１５０質量部以下が好ましく、１００質量部以下がより好ましい。１５０質量部を超えると、加工性が悪化する傾向がある。
ＷＭＢ中の充填剤の含有量は、該ＷＭＢに含まれるゴム成分１００質量部に対して４０質量部以上が好ましく、５０質量部以上がより好ましい。充填剤の含有量が４０質量部未満では、グリップ性能及び耐摩耗性が低下する傾向がある。また、充填剤の含有量は、１５０質量部以下が好ましく、１００質量部以下がより好ましい。１５０質量部を超えると、加工性が悪化する傾向がある。
ＷＭＢ中のシリカの含有量は、該ＷＭＢに含まれるゴム成分１００質量部に対して４０質量部以上が好ましく、５０質量部以上がより好ましい。該含有量は、１５０質量部以下が好ましく、１００質量部以下がより好ましい。上記範囲外であると、上記充填剤の含有量と同様の傾向がある。
ＷＭＢ中のシランカップリング剤の含有量は、該ＷＭＢに含まれるシリカ１００質量部に対して、好ましくは４質量部以上、より好ましくは６質量部以上である。４質量部未満では、シリカと充分に反応せず、補強性が向上しない傾向がある。該含有量は、好ましくは２０質量部以下、より好ましくは１５質量部以下である。２０質量部を超えても、ゴム強度及び耐摩耗性などの改善効果がみられない傾向がある。
ＷＭＢ中の液状ジエン系重合体の含有量は、該ＷＭＢに含まれるゴム成分１００質量部に対して、好ましくは１０質量部以上、より好ましくは２０質量部以上、更に好ましくは４０質量部以上である。１０質量部未満では、充分なグリップ性能が得られないおそれがある。また、該含有量は、好ましくは１００質量部以下、より好ましくは７０質量部以下である。１００質量部を超えると、耐摩耗性が低下する傾向がある。なお、本明細書において、液状ジエン系重合体は、ゴム成分には含まれない。
本発明のゴム組成物に含まれるゴム成分（ＷＭＢに含まれるゴム成分及び他に配合するゴム成分）の総量１００質量％中、上記ＷＭＢに含まれるゴム成分（ゴム固形分）の割合は、好ましくは６０質量％以上、より好ましくは７５質量％以上であり、１００質量％でもよい。６０質量％未満であると、液状ジエン系重合体の分散性を充分に向上できず、ウェットグリップ性能、耐摩耗性を充分に向上できないおそれがある。
〔他の成分〕
本発明のゴム組成物は、ＷＭＢ中に含まれるゴム成分の他に、スチレン量及びビニル量の自由度が高く、ウェットグリップ性能を充分に向上できるという点から、溶液重合スチレンブタジエンゴム（Ｓ−ＳＢＲ）を含むことが好ましい。
本発明のゴム組成物は、ＷＭＢ中に含まれるゴム成分の他に、スチレン量及びビニル量の自由度が高く、ウェットグリップ性能を充分に向上できるという点から、溶液重合スチレンブタジエンゴム（Ｓ−ＳＢＲ）を含むことが好ましい。
上記Ｓ−ＳＢＲのスチレン含量は、好ましくは２０質量％以上、より好ましくは３５質量％以上である。スチレン含量が２０質量％未満であると、ウェットグリップ性能が低下するおそれがある。該スチレン含量は、好ましくは５０質量％以下、より好ましくは４５質量％以下である。スチレン含量が５０質量％を超えると、低温時のグリップ性能が劣るおそれがある。
本発明のゴム組成物は、上記Ｓ−ＳＢＲ以外にも、効果を阻害しない範囲内で他のゴム成分をブレンドしてもよい。他のゴム成分としては、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンイソプレンブタジエンゴム（ＳＩＢＲ）、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）などが挙げられる。
なお、本発明のゴム組成物に含まれるゴム成分の総量１００質量％中、スチレンブタジエンゴムの総含有量は、好ましくは４０質量％以上、より好ましくは８０質量％以上、更に好ましくは１００質量％である。該総含有量が４０質量％未満では、ウェットグリップ性能、耐摩耗性を充分に向上できないおそれがある。
本発明のゴム組成物は、ＷＭＢに含まれる液状ジエン系重合体以外にも、必要に応じて、更に液状ジエン系重合体を配合してもよいが、上記液状ジエン系重合体の総含有量（ＷＭＢに含まれる液状ジエン系重合体及び他に使用された液状ジエン系重合体の合計含有量）は、ゴム成分の総量１００質量部に対して、好ましくは２０質量部以上、より好ましくは４０質量部以上である。２０質量部未満であると、充分なグリップ性能が得られないおそれがある。該液状ジエン系重合体の総含有量は、好ましくは１００質量部以下、より好ましくは８０質量部以下である。１００質量部を超えると、耐摩耗性が低下する傾向がある。
なお、本発明のゴム組成物に配合される液状ジエン系重合体１００質量％中、ＷＭＢに含まれる液状ジエン系重合体の割合は、好ましくは７０質量％以上、より好ましくは９０質量％以上、更に好ましくは１００質量％である。
なお、本発明のゴム組成物に配合される液状ジエン系重合体１００質量％中、ＷＭＢに含まれる液状ジエン系重合体の割合は、好ましくは７０質量％以上、より好ましくは９０質量％以上、更に好ましくは１００質量％である。
本発明のゴム組成物は、ＷＭＢに含まれる充填剤以外にも、必要に応じて、更に充填剤を配合してもよいが、上記充填剤の総含有量（ＷＭＢに含まれる充填剤及び他に使用された充填剤の合計含有量）は、ゴム成分の総量１００質量部に対して、好ましくは３０質量部以上、より好ましくは５０質量部以上である。３０質量部未満であると、グリップ性能及び耐摩耗性が低下する傾向がある。該充填剤の総含有量は、好ましくは１５０質量部以下、より好ましくは１００質量部以下である。１５０質量部を超えると、加工性が悪化する傾向がある。
なお、本発明のゴム組成物に配合される充填剤１００質量％中、ＷＭＢに含まれる充填剤の割合は、好ましくは６０質量％以上、より好ましくは７０質量％以上、更に好ましくは８０質量％以上である。
なお、本発明のゴム組成物に配合される充填剤１００質量％中、ＷＭＢに含まれる充填剤の割合は、好ましくは６０質量％以上、より好ましくは７０質量％以上、更に好ましくは８０質量％以上である。
また、シリカの総含有量、全シリカ１００質量％のＷＭＢに含まれるシリカの割合も同様の範囲が好適である。
本発明のゴム組成物は、ＷＭＢに含まれるシランカップリング剤以外にも、必要に応じて、更にシランカップリング剤を配合してもよいが、上記シランカップリング剤の総含有量（ＷＭＢに含まれるシランカップリング剤及び他に使用されたシランカップリング剤の合計含有量）は、該ゴム組成物に配合されたシリカの総量１００質量部に対して、補強性の点から、好ましくは４質量部以上、より好ましくは６質量部以上である。好ましくは２３質量部以下、より好ましくは２０質量部以下、更に好ましくは１５質量部以下である。なお、該ゴム組成物に配合されるシランカップリング剤１００質量％中、ＷＭＢに含まれるシランカップリング剤の割合は、好ましくは６０質量％以上、より好ましくは８０質量％以上である。
本発明のゴム組成物は、水酸化アルミニウムを含む。これにより、ウェットグリップ性能、耐摩耗性をバランスよく、高次元で得られる。水酸化アルミニウムとしては特に限定されず、タイヤ工業において一般的なものを使用できる。
水酸化アルミニウムの平均一次粒子径は、好ましくは０．５μｍ以上、より好ましくは０．８μｍ以上である。０．５μｍ未満では、水酸化アルミニウムの分散が困難となり、耐摩耗性が悪化する傾向がある。また、水酸化アルミニウムの平均一次粒子径は、好ましくは１０μｍ以下、より好ましくは５μｍ以下である。１０μｍを超えると、水酸化アルミニウムが破壊核となり、耐摩耗性が悪化する傾向がある。
なお、本発明において、水酸化アルミニウムの平均一次粒子径は数平均粒子径であり、透過型電子顕微鏡により測定される。
なお、本発明において、水酸化アルミニウムの平均一次粒子径は数平均粒子径であり、透過型電子顕微鏡により測定される。
水酸化アルミニウムの含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、１質量部以上、好ましくは１５質量部以上である。１質量部未満では、ウェットグリップ性能を充分に改善できないおそれがある。また、水酸化アルミニウムの含有量は、６０質量部以下、好ましくは３０質量部以下である。６０質量部を超えると、耐摩耗性が悪化する傾向がある。
本発明のゴム組成物は、レジンを含むことが好ましい。これにより、ウェットグリップ性能、耐摩耗性を一層向上できる。レジンとしては、特に限定されないが、破壊特性が悪化しにくいという理由から、クマロンインデン樹脂を好適に使用できる。
レジンは液状であることが望ましい。ここで、レジンの軟化点は好ましくは−２０℃以上、より好ましくは０℃以上である。該軟化点は好ましくは４５℃以下、より好ましくは３５℃以下である。該軟化点が上記範囲内であると、ウェットグリップ性能、耐摩耗性をバランスよく得られる。
なお、本明細書において、軟化点とは、ＪＩＳ Ｋ ６２２０に規定される軟化点を環球式軟化点測定装置で測定し、球が降下した温度である。
なお、本明細書において、軟化点とは、ＪＩＳ Ｋ ６２２０に規定される軟化点を環球式軟化点測定装置で測定し、球が降下した温度である。
レジンの含有量の下限はゴム成分１００重量部に対して、好ましくは０．１質量部以上、より好ましくは１質量部以上であり、上限は好ましくは８質量部以下、より好ましくは４質量部以下である。該含有量が上記範囲内であると、優れた改善効果が得られる。
本発明のゴム組成物には、上記成分以外にも、ゴム組成物の製造に一般に使用される配合剤、例えば、酸化亜鉛、ステアリン酸、各種老化防止剤、軟化剤、ワックス、加硫促進剤などを適宜配合することができる。
本発明のゴム組成物の製造方法としては、公知の方法を用いることができ、例えば、上記各成分をオープンロール、バンバリーミキサーなどのゴム混練装置を用いて混練し、その後加硫する方法等により製造できる。
〔空気入りタイヤ〕
本発明の空気入りタイヤは、上記ゴム組成物を用いて通常の方法で製造される。
すなわち、前記成分を配合したゴム組成物を、未加硫の段階でトレッドの形状にあわせて押出し加工し、他のタイヤ部材とともに、タイヤ成型機上にて通常の方法で成形することにより、未加硫タイヤを形成する。この未加硫タイヤを加硫機中で加熱加圧することによりタイヤを得る。
本発明の空気入りタイヤは、競技用タイヤとして好適に用いられる。
本発明の空気入りタイヤは、上記ゴム組成物を用いて通常の方法で製造される。
すなわち、前記成分を配合したゴム組成物を、未加硫の段階でトレッドの形状にあわせて押出し加工し、他のタイヤ部材とともに、タイヤ成型機上にて通常の方法で成形することにより、未加硫タイヤを形成する。この未加硫タイヤを加硫機中で加熱加圧することによりタイヤを得る。
本発明の空気入りタイヤは、競技用タイヤとして好適に用いられる。
実施例に基づいて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。
液状ＳＢＲ（サートマー社製のＲＩＣＯＮ１００）、液状ＩＲ（クラレ（株）製のクラプレンＬＩＲ−３０）及び液状ＢＲ（サートマー社製のＲＩＣＯＮ１４２）について、下記の評価を行った。結果を表１に示す。
（重量平均分子量（Ｍｗ）の測定）
重量平均分子量（Ｍｗ）は、ゲルパーミエーションクロマトグラフ（ＧＰＣ）（東ソー（株）製ＧＰＣ−８０００シリーズ、検出器：示差屈折計、カラム：東ソー（株）製のＴＳＫＧＥＬ ＳＵＰＥＲＭＡＬＴＰＯＲＥ ＨＺ−Ｍ）による測定値を基に標準ポリスチレン換算により求めた。
重量平均分子量（Ｍｗ）は、ゲルパーミエーションクロマトグラフ（ＧＰＣ）（東ソー（株）製ＧＰＣ−８０００シリーズ、検出器：示差屈折計、カラム：東ソー（株）製のＴＳＫＧＥＬ ＳＵＰＥＲＭＡＬＴＰＯＲＥ ＨＺ−Ｍ）による測定値を基に標準ポリスチレン換算により求めた。
（ガラス転移温度（Ｔｇ）の測定）
ガラス転移温度（Ｔｇ）は、ＪＩＳ−Ｋ７１２１に従い、ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン社製の示差走査熱量計（Ｑ２００）を用いて昇温速度１０℃／分で昇温しながら測定することによリ、ガラス転移開始温度として求めた。
ガラス転移温度（Ｔｇ）は、ＪＩＳ−Ｋ７１２１に従い、ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン社製の示差走査熱量計（Ｑ２００）を用いて昇温速度１０℃／分で昇温しながら測定することによリ、ガラス転移開始温度として求めた。
以下、製造例１、２で使用した各種薬品について、まとめて説明する。
ＳＢＲラテックス：日本ゼオン（株）製のＬＸ１１０（Ｅ−ＳＢＲ、スチレン含量：３７．５質量％、ビニル含量：１８質量％、ゴムラテックス中のゴム成分の濃度：４０．５質量％）
シリカ（１）：ＥＶＯＮＩＫ−ＤＥＧＵＳＳＡ社製のＵＬＴＲＡＳＩＬ ＶＮ３（Ｎ２ＳＡ：１７５ｍ２／ｇ）
シリカ（２）：Ｒｈｏｄｉａ社製のＰｒｅｍｉｕｍ２００ＭＰ（Ｎ２ＳＡ：２１５ｍ２／ｇ）
シランカップリング剤：ＥＶＯＮＩＫ−ＤＥＧＵＳＳＡ社製のＳｉ６９（ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド）
液状ＳＢＲ：サートマー社製のＲＩＣＯＮ１００（スチレン含量：２０質量％、ビニル含量：７０質量％）
デモールＮ：花王（株）製の界面活性剤デモールＮ（β−ナフタリンスルホン酸ホルマリン縮合物のナトリウム塩（陰イオン性界面活性剤））
ニューコールＮＴ−１５：日本乳化剤（株）製のニューコールＮＴ−１５（非イオン性ポリオキシエチレンアルキルエーテル型の界面活性剤）
ＳＢＲラテックス：日本ゼオン（株）製のＬＸ１１０（Ｅ−ＳＢＲ、スチレン含量：３７．５質量％、ビニル含量：１８質量％、ゴムラテックス中のゴム成分の濃度：４０．５質量％）
シリカ（１）：ＥＶＯＮＩＫ−ＤＥＧＵＳＳＡ社製のＵＬＴＲＡＳＩＬ ＶＮ３（Ｎ２ＳＡ：１７５ｍ２／ｇ）
シリカ（２）：Ｒｈｏｄｉａ社製のＰｒｅｍｉｕｍ２００ＭＰ（Ｎ２ＳＡ：２１５ｍ２／ｇ）
シランカップリング剤：ＥＶＯＮＩＫ−ＤＥＧＵＳＳＡ社製のＳｉ６９（ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド）
液状ＳＢＲ：サートマー社製のＲＩＣＯＮ１００（スチレン含量：２０質量％、ビニル含量：７０質量％）
デモールＮ：花王（株）製の界面活性剤デモールＮ（β−ナフタリンスルホン酸ホルマリン縮合物のナトリウム塩（陰イオン性界面活性剤））
ニューコールＮＴ−１５：日本乳化剤（株）製のニューコールＮＴ−１５（非イオン性ポリオキシエチレンアルキルエーテル型の界面活性剤）
（製造例１）
（ＷＭＢ（１）の調製）
（充填剤分散液の調製）
ローター径３０ｍｍのコロイドミルに脱イオン水１９００ｇと、シリカ（１）１００ｇと、シランカップリング剤１６ｇとを投入し、ローター・ステーター間隔１ｍｍ、回転数２０００ｒｐｍで１０分間撹拌した。次いで、デモールＮを０．０５質量％の濃度となるように加え、圧力式ホモジナイザーを用いて３回循環させ、充填剤分散液を調製した。
（ＷＭＢ（１）の調製）
（充填剤分散液の調製）
ローター径３０ｍｍのコロイドミルに脱イオン水１９００ｇと、シリカ（１）１００ｇと、シランカップリング剤１６ｇとを投入し、ローター・ステーター間隔１ｍｍ、回転数２０００ｒｐｍで１０分間撹拌した。次いで、デモールＮを０．０５質量％の濃度となるように加え、圧力式ホモジナイザーを用いて３回循環させ、充填剤分散液を調製した。
（液状ジエン系重合体エマルジョンの調製）
液状ＳＢＲ１００ｇを５０℃まで加熱した後、５質量％のニューコールＮＴ−１５水溶液３００ｇを加え、撹拌して液状ジエン系重合体エマルジョン（水中油滴型エマルジョン）を調製した。
液状ＳＢＲ１００ｇを５０℃まで加熱した後、５質量％のニューコールＮＴ−１５水溶液３００ｇを加え、撹拌して液状ジエン系重合体エマルジョン（水中油滴型エマルジョン）を調製した。
（ゴムラテックス、充填剤分散液、液状ジエン系重合体エマルジョンの混合、凝固、乾燥）
ゴム成分：充填剤成分：液状ジエン系重合体成分の固形分比（質量比）を１００：６０：５０となるように、ゴムラテックス（ＳＢＲラテックス）、充填剤分散液、液状ジエン系重合体エマルジョンを混合し、溶液が均一になった後、撹拌を続けながら硫酸を添加し、ｐＨ５に調整して凝固した。得られた固形物をろ過してゴム分を回収し、洗浄後の液体（洗浄水）がｐＨ７になるまで純水でゴム分を洗浄し、乾燥し、ＷＭＢ（１）を得た。
ゴム成分：充填剤成分：液状ジエン系重合体成分の固形分比（質量比）を１００：６０：５０となるように、ゴムラテックス（ＳＢＲラテックス）、充填剤分散液、液状ジエン系重合体エマルジョンを混合し、溶液が均一になった後、撹拌を続けながら硫酸を添加し、ｐＨ５に調整して凝固した。得られた固形物をろ過してゴム分を回収し、洗浄後の液体（洗浄水）がｐＨ７になるまで純水でゴム分を洗浄し、乾燥し、ＷＭＢ（１）を得た。
（製造例２）
（ＷＭＢ（２）の調製）
シリカ（１）をシリカ（２）に変更した点、及び、ゴム成分：充填剤成分：液状ジエン系重合体成分の固形分比（質量比）が１００：７０：５５となるように変更した点以外は製造例１と同様の条件で、ＷＭＢ（２）を得た。
（ＷＭＢ（２）の調製）
シリカ（１）をシリカ（２）に変更した点、及び、ゴム成分：充填剤成分：液状ジエン系重合体成分の固形分比（質量比）が１００：７０：５５となるように変更した点以外は製造例１と同様の条件で、ＷＭＢ（２）を得た。
以下、実施例及び比較例で使用した各種薬品について、まとめて説明する。
ＳＢＲ（１）：旭化成ケミカルズ（株）製のタフデン４８５０（Ｓ−ＳＢＲ、ＳＢＲ固形分１００質量部に対してオイルを５０質量部含有、スチレン含有量：４０質量％）
ＳＢＲ（２）：日本ゼオン（株）製のＮｉｐｏｌ９５４８（Ｅ−ＳＢＲ、スチレン含量：３５質量％、ビニル含量：１８質量％、ゴム固形分１００質量部に対してオイル分３７．５質量部含有）
シリカ（１）：ＥＶＯＮＩＫ−ＤＥＧＵＳＳＡ社製のＵＬＴＲＡＳＩＬ ＶＮ３（Ｎ２ＳＡ：１７５ｍ２／ｇ）
シリカ（２）：Ｒｈｏｄｉａ社製のＰｒｅｍｉｕｍ２００ＭＰ（Ｎ２ＳＡ：２１５ｍ２／ｇ）
シランカップリング剤：ＥＶＯＮＩＫ−ＤＥＧＵＳＳＡ社製のＳｉ６９（ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド）
液状ＳＢＲ：サートマー社製のＲＩＣＯＮ１００（スチレン含量：２０質量％、ビニル含量：７０質量％）
液状ＩＲ：クラレ（株）製のクラプレンＬＩＲ−３０
液状ＢＲ：サートマー社製のＲＩＣＯＮ１４２
水酸化アルミニウム：昭和電工（株）製のハイジライトＨ−４３（平均一次粒子径：１μｍ）
プロセスオイル：出光興産（株）製ダイアナプロセスＡＨ−２４
レジン：Ｒｕｔｇｅｒｓ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ社製のＮＯＶＡＲＥＳ Ｃ３０（クマロンインデン樹脂、軟化点：２０〜３０℃）
ワックス：大内新興化学工業（株）製のサンノックＮ
老化防止剤：住友化学（株）製のアンチゲン６Ｃ
ステアリン酸：日油（株）製のステアリン酸「椿」
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製
硫黄：軽井沢硫黄（株）製の粉末硫黄
加硫促進剤（１）：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＮＳ（Ｎ−ｔ−ブチル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド）
加硫促進剤（２）：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＤ（Ｎ，Ｎ’−ジフェニルグアニジン）
ＳＢＲ（１）：旭化成ケミカルズ（株）製のタフデン４８５０（Ｓ−ＳＢＲ、ＳＢＲ固形分１００質量部に対してオイルを５０質量部含有、スチレン含有量：４０質量％）
ＳＢＲ（２）：日本ゼオン（株）製のＮｉｐｏｌ９５４８（Ｅ−ＳＢＲ、スチレン含量：３５質量％、ビニル含量：１８質量％、ゴム固形分１００質量部に対してオイル分３７．５質量部含有）
シリカ（１）：ＥＶＯＮＩＫ−ＤＥＧＵＳＳＡ社製のＵＬＴＲＡＳＩＬ ＶＮ３（Ｎ２ＳＡ：１７５ｍ２／ｇ）
シリカ（２）：Ｒｈｏｄｉａ社製のＰｒｅｍｉｕｍ２００ＭＰ（Ｎ２ＳＡ：２１５ｍ２／ｇ）
シランカップリング剤：ＥＶＯＮＩＫ−ＤＥＧＵＳＳＡ社製のＳｉ６９（ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド）
液状ＳＢＲ：サートマー社製のＲＩＣＯＮ１００（スチレン含量：２０質量％、ビニル含量：７０質量％）
液状ＩＲ：クラレ（株）製のクラプレンＬＩＲ−３０
液状ＢＲ：サートマー社製のＲＩＣＯＮ１４２
水酸化アルミニウム：昭和電工（株）製のハイジライトＨ−４３（平均一次粒子径：１μｍ）
プロセスオイル：出光興産（株）製ダイアナプロセスＡＨ−２４
レジン：Ｒｕｔｇｅｒｓ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ社製のＮＯＶＡＲＥＳ Ｃ３０（クマロンインデン樹脂、軟化点：２０〜３０℃）
ワックス：大内新興化学工業（株）製のサンノックＮ
老化防止剤：住友化学（株）製のアンチゲン６Ｃ
ステアリン酸：日油（株）製のステアリン酸「椿」
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製
硫黄：軽井沢硫黄（株）製の粉末硫黄
加硫促進剤（１）：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＮＳ（Ｎ−ｔ−ブチル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド）
加硫促進剤（２）：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＤ（Ｎ，Ｎ’−ジフェニルグアニジン）
なお、製造例１、２により得られたＷＭＢ（１）、（２）の組成は、以下の通りである。
ＷＭＢ（１）：ＳＢＲ（固形分）１００質量部、シリカ（１）６０質量部、液状ＳＢＲ５０質量部、シランカップリング剤９．６質量部
ＷＭＢ（２）：ＳＢＲ（固形分）１００質量部、シリカ（２）７０質量部、液状ＳＢＲ５５質量部、シランカップリング剤１１．２質量部
ＷＭＢ（１）：ＳＢＲ（固形分）１００質量部、シリカ（１）６０質量部、液状ＳＢＲ５０質量部、シランカップリング剤９．６質量部
ＷＭＢ（２）：ＳＢＲ（固形分）１００質量部、シリカ（２）７０質量部、液状ＳＢＲ５５質量部、シランカップリング剤１１．２質量部
実施例及び比較例
表２に示す配合処方にしたがい、１．７Ｌバンバリーミキサーを用いて、硫黄、加硫促進剤及び架橋剤以外の材料を１５０℃の条件下で４分間混練りし、混練り物を得た。次に、得られた混練り物に硫黄、加硫促進剤及び架橋剤を添加し、オープンロールを用いて、８０℃の条件下で３分間練り込み、未加硫ゴム組成物を得た。
得られた未加硫ゴム組成物を１５０℃で３０分間加硫することにより、加硫ゴム組成物を得た。
表２に示す配合処方にしたがい、１．７Ｌバンバリーミキサーを用いて、硫黄、加硫促進剤及び架橋剤以外の材料を１５０℃の条件下で４分間混練りし、混練り物を得た。次に、得られた混練り物に硫黄、加硫促進剤及び架橋剤を添加し、オープンロールを用いて、８０℃の条件下で３分間練り込み、未加硫ゴム組成物を得た。
得られた未加硫ゴム組成物を１５０℃で３０分間加硫することにより、加硫ゴム組成物を得た。
また、得られた未加硫ゴム組成物をトレッドの形状に成形し、他のタイヤ部材とともに貼り合わせて未加硫タイヤを形成し、１７０℃の条件下で１０分間プレス加硫し、試験用タイヤ（サイズ１９５／６５Ｒ１５）を製造した。
得られた加硫ゴム組成物、試験用タイヤについて下記の評価を行った。結果を表２に示す。
（ウェットグリップ性能）
試験用タイヤを用いて、ウェット路面のテストコースにて１０周の実車走行を行なった。その際における操舵時のコントロールの安定性をテストドライバーが評価し、比較例１を１００として指数表示をした。数値が大きいほどウェット路面におけるグリップ性能が高いことを示す。
試験用タイヤを用いて、ウェット路面のテストコースにて１０周の実車走行を行なった。その際における操舵時のコントロールの安定性をテストドライバーが評価し、比較例１を１００として指数表示をした。数値が大きいほどウェット路面におけるグリップ性能が高いことを示す。
（耐摩耗性）
試験用タイヤを用いて、アスファルト路面のテストコースにて実車走行を行った。走行後のタイヤの摩耗外観を評価し、比較例１を１００として指数表示をした。数値が大きいほど耐摩耗性が高いことを示す。
試験用タイヤを用いて、アスファルト路面のテストコースにて実車走行を行った。走行後のタイヤの摩耗外観を評価し、比較例１を１００として指数表示をした。数値が大きいほど耐摩耗性が高いことを示す。
ゴムラテックスと充填剤分散液と液状ジエン系重合体エマルジョンとを混合して得られるＷＭＢと水酸化アルミニウムを併用した実施例は、比較例に比べ、ウェットグリップ性能、耐摩耗性に優れていた。また、更にＳ−ＳＢＲを配合した実施例では、これらの性能がより高い次元で得られた。
Claims (6)
- ゴムラテックス、充填剤分散液及び液状ジエン系重合体エマルジョンを混合して得られるウェットマスターバッチと、水酸化アルミニウムとを含むトレッド用ゴム組成物。
- 更に溶液重合スチレンブタジエンゴムを含む請求項１記載のトレッド用ゴム組成物。
- 前記ウェットマスターバッチにおいて、前記充填剤分散液が充填剤を水性媒体中に分散させたものであり、前記液状ジエン系重合体エマルジョンが界面活性剤を用いて液状ジエン系重合体を乳化させた水中油滴型エマルジョンである請求項１又は２記載のトレッド用ゴム組成物。
- 前記ウェットマスターバッチが、ゴムラテックス中のゴム成分１００質量部に対して、前記液状ジエン系重合体を１０〜１００質量部、前記充填剤を４０〜１５０質量部含む請求項１〜３のいずれかに記載のトレッド用ゴム組成物。
- 前記ウェットマスターバッチにおいて、前記ゴムラテックスが乳化重合スチレンブタジエンゴムラテックス、前記充填剤がシリカ、前記液状ジエン系重合体が液状スチレンブタジエン共重合体である請求項１〜４のいずれかに記載のトレッド用ゴム組成物。
- 請求項１〜５のいずれかに記載のゴム組成物を用いて作製したトレッドを有する競技用タイヤ。
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| JP2017133005A (ja) * | 2016-01-25 | 2017-08-03 | 日本エイアンドエル株式会社 | ゴム組成物及びその製造方法、配合物、ならびに、ゴム組成物におけるシリカの歩留り比率向上方法 |
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2010
- 2010-12-02 JP JP2010269476A patent/JP2012116983A/ja active Pending
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