JP2015129218A - ゴム組成物 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、加硫剤を加える第二工程の前工程である第一工程において加硫促進剤(D)を加えるという特徴を有する空気入りタイヤの製造方法により製造された空気入りタイヤについて、タイヤの氷雪性能を向上させることを目的とする。【解決手段】ゴム成分(A)、無機充填剤を含む充填剤(B)、シランカップリング剤(C)、及び加硫促進剤(D)を含む第一混合物を調製し、該第一混合物を混練することによって予備組成物を調製する、第一工程と、予備組成物に加硫剤(F)を加えた第二混合物を調製し、該第二混合物を混練することによってゴム組成物を調製する、第二工程と、を含むゴム組成物の製造方法により製造されるゴム組成物であり、冬用タイヤのトレッドに用いられることを特徴とする、ゴム組成物。【選択図】なし
Description
本発明は、タイヤの氷雪性能を向上させることを可能にするゴム組成物に関する。
タイヤに用いるゴム組成物には、自動車の低燃費化のための低発熱性、タイヤ寿命の長期化のための良好な耐摩耗性、乾燥路面、WET路面及び/又は氷雪路面における走行性能等の様々な性能が求められる。
低発熱性を有するゴム組成物の製造方法として、ゴム成分(A)、充填剤(B)、シランカップリング剤(C)、及び加硫促進剤(D)を含む第一混合物を調製し、該第一混合物を混練することによって予備組成物を調製する、第一工程と、予備組成物に加硫剤(F)を加えた第二混合物を調製し、該第二混合物を混練することによってゴム組成物を調製する、第二工程と、を含むゴム組成物の製造方法が知られている(特許文献1参照)。
このゴム組成物の製造方法によれば、加硫剤(F)を加える第二工程の前の第一工程において加硫促進剤(D)を加えることによって、シランカップリング剤(C)と充填剤(B)(例えば、無機充填剤であるシリカ)との反応を生じやすくして、シランカップリング剤の活性を高めることができる。
一方で、上記空気入りタイヤでは、諸性能、特に氷雪性能を向上させることも求められていた。そこで、本発明は、加硫剤を加える第二工程の前工程である第一工程において加硫促進剤(D)を加えるという特徴を有する空気入りタイヤの製造方法により製造された空気入りタイヤについて、タイヤの氷雪性能を向上させることを目的とする。
発明者らは、加硫剤を加える第二工程の前工程である第一工程において加硫促進剤(D)を加えるという特徴を有する空気入りタイヤの製造方法により製造された空気入りタイヤでは氷雪性能が向上するという知見を得て、該知見に基づいて本発明に想到した。
本発明の要旨は以下の通りである。
本発明のゴム組成物は、ゴム成分(A)、無機充填剤を含む充填剤(B)、シランカップリング剤(C)、及び加硫促進剤(D)を含む第一混合物を調製し、該第一混合物を混練することによって予備組成物を調製する、第一工程と、前記予備組成物に加硫剤(F)を加えた第二混合物を調製し、該第二混合物を混練することによってゴム組成物を調製する、第二工程と、を含むゴム組成物の製造方法により製造されるゴム組成物であり、冬用タイヤのトレッドに用いられることを特徴とする。
本発明のゴム組成物によれば、そのゴム組成物の製造方法において、加硫剤を加える第二工程の前の第一工程において加硫促進剤(D)を加えることによって、充填剤のゴム組成物中における分散を良好にすることができ、これにより、タイヤの氷雪性能を向上させることができる。
本発明のゴム組成物は、ゴム成分(A)、無機充填剤を含む充填剤(B)、シランカップリング剤(C)、及び加硫促進剤(D)を含む第一混合物を調製し、該第一混合物を混練することによって予備組成物を調製する、第一工程と、前記予備組成物に加硫剤(F)を加えた第二混合物を調製し、該第二混合物を混練することによってゴム組成物を調製する、第二工程と、を含むゴム組成物の製造方法により製造されるゴム組成物であり、冬用タイヤのトレッドに用いられることを特徴とする。
本発明のゴム組成物によれば、そのゴム組成物の製造方法において、加硫剤を加える第二工程の前の第一工程において加硫促進剤(D)を加えることによって、充填剤のゴム組成物中における分散を良好にすることができ、これにより、タイヤの氷雪性能を向上させることができる。
更に、本発明のゴム組成物は、前記無機充填剤の配合量が、前記ゴム成分(A)100重量部に対して、80重量部〜150重量部であることが好ましい。更に、本発明のゴム組成物は、前記ゴム成分(A)はポリブタジエンゴムを含み、前記ポリブタジエンゴムの前記ゴム成分(A)に対する割合が、10%以上であることが好ましい。更に、本発明のゴム組成物は、前記ゴム組成物はオイル(G)を更に含み、前記オイル(G)の配合量が、前記ゴム成分(A)100重量部に対して、40重量部以上であることが好ましい。更に、本発明のゴム組成物は、前記充填剤(B)の配合量が、前記ゴム成分(A)100重量部に対して、80重量部以上であることが好ましい。
本発明のゴム組成物によれば、このゴム組成物を用いて作製されたタイヤの氷雪性能を向上させることができる。
以下、本発明のゴム組成物の実施形態について詳細に例示説明する。
(ゴム組成物、ゴム組成物の製造方法)
本発明の実施形態に係るゴム組成物は、ゴム成分(A)、無機充填剤を含む充填剤(B)、シランカップリング剤(C)、及び加硫促進剤(D)を含む第一混合物を調製し、該第一混合物を混練することによって予備組成物を調製する、第一工程と、予備組成物に加硫剤(F)を加えた第二混合物を調製し、該第二混合物を混練することによってゴム組成物を調製する、第二工程と、を含むゴム組成物の製造方法により製造されることを特徴とする。
そして、本発明の実施形態に係るゴム組成物は、冬用タイヤのトレッドに用いられることを特徴とする。
(ゴム組成物、ゴム組成物の製造方法)
本発明の実施形態に係るゴム組成物は、ゴム成分(A)、無機充填剤を含む充填剤(B)、シランカップリング剤(C)、及び加硫促進剤(D)を含む第一混合物を調製し、該第一混合物を混練することによって予備組成物を調製する、第一工程と、予備組成物に加硫剤(F)を加えた第二混合物を調製し、該第二混合物を混練することによってゴム組成物を調製する、第二工程と、を含むゴム組成物の製造方法により製造されることを特徴とする。
そして、本発明の実施形態に係るゴム組成物は、冬用タイヤのトレッドに用いられることを特徴とする。
上記本発明の実施形態に係るゴム組成物によれば、このゴム組成物を用いて作製されたタイヤの氷雪性能を向上させる効果を得ることができる。
また、上記ゴム組成物の製造方法では、加硫剤を加える第二工程の前の第一工程において加硫促進剤(D)を加えることによって、ゴム組成物において、主に有機物のゴム成分(A)と主に無機物の充填剤(B)との結合を強くすることができる。そのため、本発明の実施形態に係るゴム組成物を用いて作製されたタイヤの耐摩耗性を向上させることができる。更に、本発明の実施形態に係るゴム組成物を用いて作製されたタイヤのWET性能を維持することができる。
<ゴム組成物の製造方法>
<<第一工程>>
第一工程は、ゴム成分(A)、無機充填剤を含む充填剤(B)、シランカップリング剤(C)、及び加硫促進剤(D)を含む第一混合物を調製し、該第一混合物を混練することによって予備組成物を調製する。
なお、第一工程で調製される予備組成物は、加硫剤(F)を含まない。またなお、第一工程で調製される予備組成物は、充填剤(B)として無機充填剤を含むことが肝要であり、充填剤(B)として無機充填剤以外のもののみを含むことはない。
<<第一工程>>
第一工程は、ゴム成分(A)、無機充填剤を含む充填剤(B)、シランカップリング剤(C)、及び加硫促進剤(D)を含む第一混合物を調製し、該第一混合物を混練することによって予備組成物を調製する。
なお、第一工程で調製される予備組成物は、加硫剤(F)を含まない。またなお、第一工程で調製される予備組成物は、充填剤(B)として無機充填剤を含むことが肝要であり、充填剤(B)として無機充填剤以外のもののみを含むことはない。
第一工程では、シランカップリング剤(C)のカップリング機能の活性をより好適に高める観点から、ゴム組成物の最高温度を、120℃〜190℃とすることが好ましく、130〜175℃とすることが更に好ましく、140℃〜170℃とすることが特に好ましい。
第一工程における混練時間は、特に限定されない。
第一工程における混練時間は、特に限定されない。
ここで、第一工程では、初めに、ゴム成分(A)、無機充填剤を含む充填剤(B)、及びシランカップリング剤(C)を含む混合物を調製し、該混合物を混練し、次いで、ここに、加硫促進剤(D)を加えて、更に混練することが好ましい。
この場合、ゴム成分(A)、無機充填剤を含む充填剤(B)、シランカップリング剤(C)を含む混合物を調製したときから、加硫促進剤(D)を加えたときまでの時間を、10秒〜180秒とすることが好ましい。上記時間を10秒以上とすれば、充填剤(B)及びシランカップリング剤(C)の反応を十分に進行させることができる。上記時間を180秒超としても、更なる効果は得られにくい。なお、上記時間は、10秒〜150秒とすることが更に好ましく、30秒〜150秒とすることが特に好ましく、30秒〜120秒が更に特に好ましい。
この場合、ゴム成分(A)、無機充填剤を含む充填剤(B)、シランカップリング剤(C)を含む混合物を調製したときから、加硫促進剤(D)を加えたときまでの時間を、10秒〜180秒とすることが好ましい。上記時間を10秒以上とすれば、充填剤(B)及びシランカップリング剤(C)の反応を十分に進行させることができる。上記時間を180秒超としても、更なる効果は得られにくい。なお、上記時間は、10秒〜150秒とすることが更に好ましく、30秒〜150秒とすることが特に好ましく、30秒〜120秒が更に特に好ましい。
<<中間工程>>
本発明の実施形態に係るゴム組成物の製造方法では、上記第一工程と、下記の第二工程との間に、必要に応じて、予備組成物を更に混練する、中間工程を含んでもよい。
なお、中間工程では、加硫剤(F)を含まないことが肝要である。
本発明の実施形態に係るゴム組成物の製造方法では、上記第一工程と、下記の第二工程との間に、必要に応じて、予備組成物を更に混練する、中間工程を含んでもよい。
なお、中間工程では、加硫剤(F)を含まないことが肝要である。
中間工程では、ゴム組成物の最高温度を、120℃〜190℃とすることが好ましく、130℃〜175℃とすることが更に好ましく、140℃〜170℃とすることが特に好ましい。
中間工程における混練時間は、10秒から20分とすることが好ましく、10秒から10分とすることがより好ましく、30秒から5分とすることがさらに好ましい。
中間工程における混練時間は、10秒から20分とすることが好ましく、10秒から10分とすることがより好ましく、30秒から5分とすることがさらに好ましい。
<<第二工程>>
第二工程は、予備組成物に加硫剤(F)を加えた第二混合物を調製し、該第二混合物を混練することによってゴム組成物を調製する。
なお、第二工程では、充填剤(B)は無機充填剤を含んでいても含んでいなくてもよい。またなお、第二工程では、加硫を促進させる観点から、加硫促進剤(D)を、所望により、適量だけ、更に加えてもよい。
第二工程は、予備組成物に加硫剤(F)を加えた第二混合物を調製し、該第二混合物を混練することによってゴム組成物を調製する。
なお、第二工程では、充填剤(B)は無機充填剤を含んでいても含んでいなくてもよい。またなお、第二工程では、加硫を促進させる観点から、加硫促進剤(D)を、所望により、適量だけ、更に加えてもよい。
第二工程では、ゴム組成物の最高温度は60℃〜140℃とすることが好ましく、80℃〜120℃とすることが更に好ましく、100℃〜120℃とすることが特に好ましい。
第二工程における混練時間は、10秒から20分とすることが好ましく、10秒から10分とすることが更に好ましく、20秒から5分とすることが特に好ましい。
第二工程における混練時間は、10秒から20分とすることが好ましく、10秒から10分とすることが更に好ましく、20秒から5分とすることが特に好ましい。
なお、第一工程から最終工程に、又は中間工程から最終工程に移行する際には、ゴム組成物の温度を、第一工程又は中間工程における混練が終了した直後の温度から10℃以上低下させた後に、最終工程に移行することが好ましい。
上記第一工程、中間工程、第二工程において、混練りは、一般的にゴム組成物の混練りに用いられる、単軸混練押出機及び多軸混練押出機(連続式混練装置)、バンバリミキサー、インターミックス、及びニーダー等の噛合い式又は非噛合い式回転ローターを有する混練機、ロール(バッチ式混練装置)等の混練り装置を用いて行うことができる。混練りにおける、各成分の投入量、ローターの回転速度、ラム圧、混練り温度、混練り時間、混練り装置の種類等の諸条件は、適宜選択することができる。
上記第一工程、中間工程、第二工程の後、熱入れ、押出し等の当業者に周知の工程を行うことができる。
上記第一工程、中間工程、第二工程の後、熱入れ、押出し等の当業者に周知の工程を行うことができる。
<ゴム組成物の各成分の配合量>
以下、本発明の実施形態に係るゴム組成物の各成分の配合量について記載する。
充填剤(B)の配合量は、ゴム成分(A)100重量部に対して、80重量部〜150重量部であることが好ましい。上記数値範囲の効果を高める観点から、上記範囲のうち、85重量部〜130重量部であることが更に好ましく、95重量部〜120重量部であることが特に好ましい。
以下、本発明の実施形態に係るゴム組成物の各成分の配合量について記載する。
充填剤(B)の配合量は、ゴム成分(A)100重量部に対して、80重量部〜150重量部であることが好ましい。上記数値範囲の効果を高める観点から、上記範囲のうち、85重量部〜130重量部であることが更に好ましく、95重量部〜120重量部であることが特に好ましい。
ここで、本発明の実施形態に係るゴム組成物では、充填剤(B)の配合量に対するシランカップリング剤(C)の配合量の割合(シランカップリング剤(C)の配合量/充填材(B)の配合量)は、0.01〜0.20であることが好ましい。0.01以上とすれば、ゴム組成物の発熱性の低減の効果を得られやすく、0.20以下とすれば、ゴム組成物の製造コストが低減し、経済性を向上させることができる。上記数値範囲の効果を高める観点から、上記範囲のうち、0.03〜0.20であることが更に好ましく、0.04〜0.10であることが特に好ましい。
本発明の実施形態に係るゴム組成物では、ゴム組成物は加硫促進助剤(E)を更に含むことが好ましい。
ここで、加硫促進助剤(E)の配合量は、ゴム成分(A)100重量部に対して、0.5重量部〜2.0重量部であることが好ましい。
ここで、加硫促進助剤(E)の配合量は、ゴム成分(A)100重量部に対して、0.5重量部〜2.0重量部であることが好ましい。
本発明の実施形態に係るゴム組成物では、ゴム組成物はオイル(G)を更に含むことが好ましい。
ここで、オイル(G)の配合量は、ゴム成分(A)100重量部に対して、40重量部〜70重量部であることが好ましい。上記数値範囲の効果を高める観点から、上記範囲のうち、42重量部〜65重量部であることが更に好ましく、45重量部〜55重量部であることが特に好ましい。
ここで、オイル(G)の配合量は、ゴム成分(A)100重量部に対して、40重量部〜70重量部であることが好ましい。上記数値範囲の効果を高める観点から、上記範囲のうち、42重量部〜65重量部であることが更に好ましく、45重量部〜55重量部であることが特に好ましい。
シランカップリング剤(C)の配合量、加硫促進剤(D)の配合量、加硫剤(F)の配合量は、適宜定めることができる。
本発明の実施形態に係るゴム組成物では、ゴム成分(A)はポリブタジエンゴムを含むことが好ましい。ここで、ポリブタジエンゴムのゴム成分(A)に対する割合は、10%〜30%であることが好ましい。
ポリブタジエンゴムのゴム成分(A)に対する割合を10%以上とすれば、下記の効果が得られる。すなわち、ポリブタジエンのガラス転移点(Tg)は、スチレンブタジエン等のゴム成分(A)として用いられる他のポリマーと比較して低い。比較的低いガラス転移点(Tg)を有するポリブタジエンをゴム成分中に多く含めることによって、ゴム組成物を用いて作製されたタイヤの、氷雪路面を走行した際のタイヤの接地面積を増大させることができ、ゴム組成物を用いて作製されたタイヤの氷雪性能を向上させることができる。
加硫促進助剤(E)は、第一工程において加硫促進剤(D)を加えることによって、シランカップリング剤(C)の活性を高めるという前述の効果を低減する虞がある。ここで、第一混合物が加硫促進助剤(E)(例えば、有機酸化合物)を更に含み、XD/XEが上記範囲になるようにすれば、上記低減を効果的に抑制することができ、本発明の実施形態に係るゴム組成物を用いて作製されたタイヤの耐摩耗性を更に向上させることができる。
また、特に、ゴム組成物の製造方法の第一工程において、シランカップリング剤(C)の分子数XCに対する加硫促進剤(D)の分子数XDの割合(XD/XC)は、0.1〜1.0であることが好ましい。0.1倍以上とすれば、シランカップリング剤(C)の活性化を十分に生じさせることができ、1.0倍以下とすれば、加硫速度に与える影響を小さくすることができる。上記数値範囲の効果を高める観点から、上記範囲のうち、0.3〜1.0であることが更に好ましく、0.4〜1.0であることが特に好ましい。
<ゴム組成物の成分>
以下、本発明の実施形態に係るゴム組成物の成分について記載する。
<<ゴム成分(A)>>
本発明のゴム組成物に用いられるゴム成分(A)としては、天然ゴム及び合成ゴムが挙げられる。
合成ゴムの例としては、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(BR)、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体ゴム(EPDM)等の合成ジエン系重合体ゴムが挙げられる。これらは1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
以下、本発明の実施形態に係るゴム組成物の成分について記載する。
<<ゴム成分(A)>>
本発明のゴム組成物に用いられるゴム成分(A)としては、天然ゴム及び合成ゴムが挙げられる。
合成ゴムの例としては、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(BR)、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体ゴム(EPDM)等の合成ジエン系重合体ゴムが挙げられる。これらは1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
<<充填剤(B)>>
本発明のゴム組成物に用いられる充填剤(B)としては、無機充填剤等が挙げられる。無機充填剤としては、シリカ、及び下記の式(I)
[式中、M1は、アルミニウム、マグネシウム、チタン、カルシウム、及びジルコニウムからなる群から選ばれる金属、これらの金属の酸化物又は水酸化物、及びそれらの水和物、又はこれらの金属の炭酸塩から選ばれる少なくとも1種であり;d、x、y及びzは、それぞれ1〜5の整数、0〜10の整数、2〜5の整数、及び0〜10の整数である。なお、x、zがともに0である場合、式(I)はアルミニウム、マグネシウム、チタン、カルシウム及びジルコニウムから選ばれる少なくとも1種の金属、金属酸化物又は金属水酸化物である。]
で表される無機化合物が挙げられる。
無機充填剤以外の充填剤としては、カーボンブラックが挙げられる。
これらは1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明のゴム組成物に用いられる充填剤(B)としては、無機充填剤等が挙げられる。無機充填剤としては、シリカ、及び下記の式(I)
で表される無機化合物が挙げられる。
無機充填剤以外の充填剤としては、カーボンブラックが挙げられる。
これらは1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
充填剤(B)としては、これらのうち、低発熱性及び耐摩耗性を向上させる観点から、シリカが好ましい。
シリカの例としては、湿式シリカ(含水ケイ酸)、乾式シリカ(無水ケイ酸)、コロイダルシリカが挙げられ、湿式シリカが好ましい。
シリカの配合量としては、ゴム成分(A)100重量部に対して、50重量部〜140重量部であることが好ましく、80重量部〜130重量部であることが更に好ましい。
シリカのBET比表面積は、40m2/g〜350m2/gであることが好ましい。BET比表面積をこの範囲とすれば、シリカのゴム補強性とゴム成分中への分散性とを両立するという利点がある。
同様の理由により、BET比表面積は、80m2/g〜350m2/gであることが更に好ましく、130m2/g超350m2/g以下であることが特に好ましく、135m2/g〜350m2/gであることが更に特に好ましい。
このようなシリカの例としては、商品名「ニップシールAQ」(東ソー・シリカ株式会社製、BET比表面積=205m2/g)、「ニップシールKQ」(東ソー・シリカ株式会社製、BET比表面積=240m2/g)、商品名「ウルトラジルVN3」(デグッサ社製、BET比表面積=175m2/g)等の市販品が挙げられる。
なお、BET比表面積とは、ISO 5794/1に準拠して測定されるものを指す。
シリカの配合量としては、ゴム成分(A)100重量部に対して、50重量部〜140重量部であることが好ましく、80重量部〜130重量部であることが更に好ましい。
シリカのBET比表面積は、40m2/g〜350m2/gであることが好ましい。BET比表面積をこの範囲とすれば、シリカのゴム補強性とゴム成分中への分散性とを両立するという利点がある。
同様の理由により、BET比表面積は、80m2/g〜350m2/gであることが更に好ましく、130m2/g超350m2/g以下であることが特に好ましく、135m2/g〜350m2/gであることが更に特に好ましい。
このようなシリカの例としては、商品名「ニップシールAQ」(東ソー・シリカ株式会社製、BET比表面積=205m2/g)、「ニップシールKQ」(東ソー・シリカ株式会社製、BET比表面積=240m2/g)、商品名「ウルトラジルVN3」(デグッサ社製、BET比表面積=175m2/g)等の市販品が挙げられる。
なお、BET比表面積とは、ISO 5794/1に準拠して測定されるものを指す。
式(I)で表される無機化合物の例としては、γ−アルミナ、α−アルミナ等のアルミナ(Al2O3)、ベーマイト、ダイアスポア等のアルミナ一水和物(Al2O3・H2O)、ギブサイト、バイヤライト等の水酸化アルミニウム[Al(OH)3]、炭酸アルミニウム[Al2(CO3)2]、水酸化マグネシウム[Mg(OH)2]、酸化マグネシウム(MgO)、炭酸マグネシウム(MgCO3)、タルク(3MgO・4SiO2・H2O)、アタパルジャイト(5MgO・8SiO2・9H2O)、チタン白(TiO2)、チタン黒(TiO2n−1)、酸化カルシウム(CaO)、水酸化カルシウム[Ca(OH)2]、酸化アルミニウムマグネシウム(MgO・Al2O3)、クレー(Al2O3・2SiO2)、カオリン(Al2O3・2SiO2・2H2O)、パイロフィライト(Al2O3・4SiO2・H2O)、ベントナイト(Al2O3・4SiO2・2H2O)、ケイ酸アルミニウム(Al2SiO5 、Al4・3SiO4・5H2O等)、ケイ酸マグネシウム(Mg2SiO4、MgSiO3等)、ケイ酸カルシウム(Ca2・SiO4等)、ケイ酸アルミニウムカルシウム(Al2O3・CaO・2SiO2等)、ケイ酸マグネシウムカルシウム(CaMgSiO4)、炭酸カルシウム(CaCO3)、酸化ジルコニウム(ZrO2)、水酸化ジルコニウム(ZrO(OH)2・nH2O)、炭酸ジルコニウム(Zr(CO3)2)、各種ゼオライトのように電荷を補正する水素、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含む結晶性アルミノケイ酸塩等が挙げられる。
また、式(I)中のM1がアルミニウム金属、アルミニウムの酸化物又は水酸化物、及びそれらの水和物、又はアルミニウムの炭酸塩から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。
これらは1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
また、式(I)中のM1がアルミニウム金属、アルミニウムの酸化物又は水酸化物、及びそれらの水和物、又はアルミニウムの炭酸塩から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。
これらは1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
無機化合物の平均粒径は、混練作業性、耐摩耗性及びウェットグリップ性能のバランスなどの観点から、0.01μm〜10μmであることが好ましく、0.05μm〜5.0μmであることが更に好ましい。
カーボンブラックは、ゴム組成物の電気抵抗を下げて帯電を抑止する効果を得ることができる。
カーボンブラックの例としては、高、中又は低ストラクチャーのSAF、ISAF、IISAF、N339、HAF、FEF、GPF、SRFグレードのカーボンブラックが挙げられ、特に、SAF、ISAF、IISAF、N339、HAF、FEFグレードのカーボンブラックが好ましい。
カーボンブラックの窒素吸着比表面積(N2SA)が30m2/g〜250m2/gであることが好ましい。このカーボンブラックは1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。本発明において、カーボンブラックは無機充填材(B)に含まれない。
なお、窒素吸着比表面積(N2SA)とは、JIS K 6217−2 2001に準拠して測定されるものを指す。
カーボンブラックの例としては、高、中又は低ストラクチャーのSAF、ISAF、IISAF、N339、HAF、FEF、GPF、SRFグレードのカーボンブラックが挙げられ、特に、SAF、ISAF、IISAF、N339、HAF、FEFグレードのカーボンブラックが好ましい。
カーボンブラックの窒素吸着比表面積(N2SA)が30m2/g〜250m2/gであることが好ましい。このカーボンブラックは1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。本発明において、カーボンブラックは無機充填材(B)に含まれない。
なお、窒素吸着比表面積(N2SA)とは、JIS K 6217−2 2001に準拠して測定されるものを指す。
<<シランカップリング剤(C)>>
シランカップリング剤(C)を用いることによって、ゴム加工時の作業性に更に優れると共に、より耐摩耗性の良好な空気入りタイヤを与えることができる。
本発明のゴム組成物に用いられるシランカップリング剤(C)としては、下記の式(II)及び(III)で表わされる化合物が挙げられる。
これらは1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
シランカップリング剤(C)を用いることによって、ゴム加工時の作業性に更に優れると共に、より耐摩耗性の良好な空気入りタイヤを与えることができる。
本発明のゴム組成物に用いられるシランカップリング剤(C)としては、下記の式(II)及び(III)で表わされる化合物が挙げられる。
これらは1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
シランカップリング剤(C)としては、式(II)で表わされる化合物が特に好ましい。加硫促進剤(D)はゴム成分(A)と反応するポリスルフィド結合部位の活性化を起こし易いからである。
上記の式(II)で表わされるシランカップリング剤(C)の具体例としては、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(3−トリメトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(3−メチルジメ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(3−トリメトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(3−メチルジメ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、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)トリスルフィド、ビス(3−トリメトキシシリルプロピル)トリスルフィド、ビス(3−メチルジメトキシシリルプロピル)トリスルフィド、ビス(2−トリエトキシシリルエチル)トリスルフィド、ビス(3−モノエトキシジメチルシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(3−モノエトキシジメチルシリルプロピル)トリスルフィド、ビス(3−モノエトキシジメチルシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(3−モノメトキシジメチルシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(3−モノメトキシジメチルシリルプロピル)トリスルフィド、ビス(3−モノメトキシジメチルシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(2−モノエトキシジメチルシリルエチル)テトラスルフィド、ビス(2−モノエトキシジメチルシリルエチル)トリスルフィド、ビス(2−モノエトキシジメチルシリルエチル)ジスルフィド等が挙げられる。
上記の式(III)で表わされるシランカップリング剤(C)の具体例としては、
平均組成式(CH3CH2O)3Si−(CH2)3−S2−(CH2)6−S2−(CH2)3−Si(OCH2CH3)3、
平均組成式(CH3CH2O)3Si−(CH2)3−S2−(CH2)10−S2−(CH2)3−Si(OCH2CH3)3、
平均組成式(CH3CH2O)3Si−(CH2)3−S3−(CH2)6−S3−(CH2)3−Si(OCH2CH3)3、
平均組成式(CH3CH2O)3Si−(CH2)3−S4−(CH2)6−S4−(CH2)3−Si(OCH2CH3)3、
平均組成式(CH3CH2O)3Si−(CH2)3−S−(CH2)6−S2−(CH2)6−S−(CH2)3−Si(OCH2CH3)3、
平均組成式(CH3CH2O)3Si−(CH2)3−S−(CH2)6−S2.5−(CH2)6−S−(CH2)3−Si(OCH2CH3)3、
平均組成式(CH3CH2O)3Si−(CH2)3−S−(CH2)6−S3−(CH2)6−S−(CH2)3−Si(OCH2CH3)3、
平均組成式(CH3CH2O)3Si−(CH2)3−S−(CH2)6−S4−(CH2)6−S−(CH2)3−Si(OCH2CH3)3、
平均組成式(CH3CH2O)3Si−(CH2)3−S−(CH2)10−S2−(CH2)10−S−(CH2)3−Si(OCH2CH3)3、
平均組成式(CH3CH2O)3Si−(CH2)3−S4−(CH2)6−S4−(CH2)6−S4−(CH2)3−Si(OCH2CH3)3、
平均組成式(CH3CH2O)3Si−(CH2)3−S2−(CH2)6−S2−(CH2)6−S2−(CH2)3−Si(OCH2CH3)3、
平均組成式(CH3CH2O)3Si−(CH2)3−S−(CH2)6−S2−(CH2)6−S2−(CH2)6−S−(CH2)3−Si(OCH2CH3)3等が挙げられる。
平均組成式(CH3CH2O)3Si−(CH2)3−S2−(CH2)6−S2−(CH2)3−Si(OCH2CH3)3、
平均組成式(CH3CH2O)3Si−(CH2)3−S2−(CH2)10−S2−(CH2)3−Si(OCH2CH3)3、
平均組成式(CH3CH2O)3Si−(CH2)3−S3−(CH2)6−S3−(CH2)3−Si(OCH2CH3)3、
平均組成式(CH3CH2O)3Si−(CH2)3−S4−(CH2)6−S4−(CH2)3−Si(OCH2CH3)3、
平均組成式(CH3CH2O)3Si−(CH2)3−S−(CH2)6−S2−(CH2)6−S−(CH2)3−Si(OCH2CH3)3、
平均組成式(CH3CH2O)3Si−(CH2)3−S−(CH2)6−S2.5−(CH2)6−S−(CH2)3−Si(OCH2CH3)3、
平均組成式(CH3CH2O)3Si−(CH2)3−S−(CH2)6−S3−(CH2)6−S−(CH2)3−Si(OCH2CH3)3、
平均組成式(CH3CH2O)3Si−(CH2)3−S−(CH2)6−S4−(CH2)6−S−(CH2)3−Si(OCH2CH3)3、
平均組成式(CH3CH2O)3Si−(CH2)3−S−(CH2)10−S2−(CH2)10−S−(CH2)3−Si(OCH2CH3)3、
平均組成式(CH3CH2O)3Si−(CH2)3−S4−(CH2)6−S4−(CH2)6−S4−(CH2)3−Si(OCH2CH3)3、
平均組成式(CH3CH2O)3Si−(CH2)3−S2−(CH2)6−S2−(CH2)6−S2−(CH2)3−Si(OCH2CH3)3、
平均組成式(CH3CH2O)3Si−(CH2)3−S−(CH2)6−S2−(CH2)6−S2−(CH2)6−S−(CH2)3−Si(OCH2CH3)3等が挙げられる。
<<加硫促進剤(D)>>
本発明のゴム組成物に用いられる加硫促進剤(D)としては、グアニジン類、スルフェンアミド類及びチアゾール類が挙げられる。
本発明のゴム組成物に用いられる加硫促進剤(D)としては、グアニジン類、スルフェンアミド類及びチアゾール類が挙げられる。
グアニジン類としては、1,3−ジフェニルグアニジン、1,3−ジ−o−トリルグアニジン、1−o−トリルビグアニド、ジカテコールボレートのジ−o−トリルグアニジン塩、1,3−ジ−o−クメニルグアニジン、1,3−ジ−o−ビフェニルグアニジン、1,3−ジ−o−クメニル−2−プロピオニルグアニジン等が挙げられ、反応性が高いため1,3−ジフェニルグアニジン、1,3−ジ−o−トリルグアニジン及び1−o−トリルビグアニドが好ましく、より反応性が高いため1,3−ジフェニルグアニジンが更に好ましい。
スルフェンアミド類としては、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、N−tert−ブチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N−オキシジエチレン−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N−メチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N−エチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N−プロピル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N−ブチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N−ペンチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N−ヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N−ペンチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N−オクチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N−2−エチルヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N−デシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N−ドデシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N−ステアリル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N,N−ジメチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N,N−ジエチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N,N−ジプロピル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N,N−ジブチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N,N−ジペンチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N,N−ジヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N,N−ジペンチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N,N−ジオクチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N,N−ジ−2−エチルヘキシルベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N−デシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N,N−ジドデシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N,N−ジステアリル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド等が挙げられ、反応性が高いため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及びN−tert−ブチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミドが好ましい。
チアゾール類としては2−メルカプトベンゾチアゾール、ジ−2−ベンゾチアゾリルジスルフィド、2−メルカプトベンゾチアゾールの亜鉛塩、2−メルカプトベンゾチアゾールのシクロヘキシルアミン塩、2−(N,N−ジエチルチオカルバモイルチオ)ベンゾチアゾール、2−(4’−モルホリノジチオ)ベンゾチアゾール、4−メチル−2−メルカプトベンゾチアゾール、ジ−(4−メチル−2−ベンゾチアゾリル)ジスルフィド、5−クロロ−2−メルカプトベンゾチアゾール、2−メルカプトベンゾチアゾールナトリウム、2−メルカプト−6−ニトロベンゾチアゾール、2−メルカプト−ナフト[1,2−d]チアゾール、2−メルカプト−5−メトキシベンゾチアゾール、6−アミノ−2−メルカプトベンゾチアゾール等が挙げられ、反応性が高いため2−メルカプトベンゾチアゾール及びジ−2−ベンゾチアゾリルジスルフィドが好ましい。
<<加硫促進助剤(E)>>
本発明のゴム組成物に用いられる加硫促進助剤(E)としては、一般的に有機化合物が用いられ、該有機化合物としては、グアニジン類、スルフェンアミド類及びチアゾール類等が挙げられる。
本発明のゴム組成物に用いられる加硫促進助剤(E)としては、一般的に有機化合物が用いられ、該有機化合物としては、グアニジン類、スルフェンアミド類及びチアゾール類等が挙げられる。
加硫促進助剤(E)の具体例としては、ステアリン酸、パルミチン酸、ミリスチン酸、ラウリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、カプリン酸、ペラルゴン酸、カプリル酸、エナント酸、カプロン酸、オレイン酸、バクセン酸、リノール酸、リノレン酸、ネルボン酸等の飽和脂肪酸及び不飽和脂肪酸、ロジン酸や変性ロジン酸等の樹脂酸を含む有機酸、並びに、飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸及び樹脂酸のエステル等が挙げられる。
ここで、ゴム成分(A)として、乳化重合により得られるスチレン−ブタジエン共重合体や天然ゴムを用いた場合には、これらの元から含まれるロジン酸(変性ロジン酸も包む)や脂肪酸を、加硫促進助剤(E)として用いることもできる。なお、乳化剤が、通常、ロジン酸等を含むため、乳化重合により得られるスチレン−ブタジエン共重合体もロジン酸等を含み、天然ゴムは、通常、脂肪酸を少量含む。
<<加硫剤(F)>>
本発明のゴム組成物に用いられる加硫剤(F)としては、硫黄等が挙げられる。
本発明のゴム組成物に用いられる加硫剤(F)としては、硫黄等が挙げられる。
<<オイル(G)>>
本発明のゴム組成物に用いられるオイル(G)としては、パラフィン系オイル、ナフテン系オイル、アロマチック系オイル等が挙げられる。
本発明のゴム組成物に用いられるオイル(G)としては、パラフィン系オイル、ナフテン系オイル、アロマチック系オイル等が挙げられる。
<<配合剤>>
本発明の実施形態に係るゴム組成物には、上記のものの他に、ゴム業界で通常使用される配合剤、例えば、老化防止剤、軟化剤等を、本発明の目的を害しない限り、適宜配合することができる。これらの配合剤としては、市販品を用いることができる。
本発明の実施形態に係るゴム組成物には、上記のものの他に、ゴム業界で通常使用される配合剤、例えば、老化防止剤、軟化剤等を、本発明の目的を害しない限り、適宜配合することができる。これらの配合剤としては、市販品を用いることができる。
(トレッド、空気入りタイヤ)
本発明の実施形態に係るゴム組成物は、タイヤのトレッド等のタイヤのあらゆる部材の製造に用いることができる。これらの部材は、当業者に周知の手法により、製造することができる。
このゴム組成物を用いて作製されたトレッドを用いて製造された空気入りタイヤによれば、タイヤの氷雪性能を向上させることができる。
本発明の実施形態に係るゴム組成物は、タイヤのトレッド等のタイヤのあらゆる部材の製造に用いることができる。これらの部材は、当業者に周知の手法により、製造することができる。
このゴム組成物を用いて作製されたトレッドを用いて製造された空気入りタイヤによれば、タイヤの氷雪性能を向上させることができる。
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。
下記の試験例(実施例、比較例)において、下記の材料をゴム組成物の成分として用いた。
BR(A):宇部興産社製、型番・品名等:BR01
SBR(A):JSR社製、型番・品名等:#1500
カーボンブラック(B):東海カーボン社製、型番・品名等:シースト7HM
シリカ(B):東ソー社製、型番・品名等:ニップシールAQ
シランカップリング剤(C):信越化学社製、型番・品名等:ABC856
DPG(ジフェニルグアニジン)(D):住友化学社製、型番・品名等:ソクシノールD
加硫促進助剤(E)、加硫剤(F)、オイル(G):それぞれ市販のもの
BR(A):宇部興産社製、型番・品名等:BR01
SBR(A):JSR社製、型番・品名等:#1500
カーボンブラック(B):東海カーボン社製、型番・品名等:シースト7HM
シリカ(B):東ソー社製、型番・品名等:ニップシールAQ
シランカップリング剤(C):信越化学社製、型番・品名等:ABC856
DPG(ジフェニルグアニジン)(D):住友化学社製、型番・品名等:ソクシノールD
加硫促進助剤(E)、加硫剤(F)、オイル(G):それぞれ市販のもの
(ゴム組成物の製造)
BR、SBR、シリカ、カーボンブラック、シランカップリング剤、DPGを、混合し、該混合物を、一般的な混練機を用いて、所定条件下で混練して、組成物を得た。
該組成物に、加硫剤(F)を加えて混合し、該混合物を、同じ混練機を用いて、所定条件下で、更に混練して、組成物を得た。
BR、SBR、シリカ、カーボンブラック、シランカップリング剤、DPGを、混合し、該混合物を、一般的な混練機を用いて、所定条件下で混練して、組成物を得た。
該組成物に、加硫剤(F)を加えて混合し、該混合物を、同じ混練機を用いて、所定条件下で、更に混練して、組成物を得た。
(性能評価)
表1に示す配合割合のゴム組成物を調製し、該ゴム組成物をタイヤのトレッドに用いて、タイヤのトレッドに用いて、サイズ(195/65R15)のタイヤを作製した。
作製したタイヤを、JATMA規格に定める適用リムに装着してリム組みしたタイヤを作製して、上記タイヤを、規定内圧の条件下で空気入りタイヤとした。そして、上記タイヤを車両に装着し、以下(1)〜(3)に示す試験を行い、ゴム組成物を用いて作製された空気入りタイヤの性能を評価した。
表1に示す配合割合のゴム組成物を調製し、該ゴム組成物をタイヤのトレッドに用いて、タイヤのトレッドに用いて、サイズ(195/65R15)のタイヤを作製した。
作製したタイヤを、JATMA規格に定める適用リムに装着してリム組みしたタイヤを作製して、上記タイヤを、規定内圧の条件下で空気入りタイヤとした。そして、上記タイヤを車両に装着し、以下(1)〜(3)に示す試験を行い、ゴム組成物を用いて作製された空気入りタイヤの性能を評価した。
(1)氷雪路における走行性能(氷雪性能又はSNOW性能)試験
氷雪路のコース上において、テストライダーが、様々な走行を行い、走行中のタイヤの走行性能についてフィーリング評価を行った。具体的には、比較例1の評価結果を100とした相対評価となる指数を算出した。評価結果を表1に示す。指数が大きいほどタイヤの氷雪性能が高いことを示す。
(2)湿潤路における走行性能(WET性能)試験
湿潤路のコース上において、テストライダーが、様々な走行を行い、走行中のタイヤの走行性能についてフィーリング評価を行った。具体的には、比較例1の評価結果を100とした相対評価となる指数を算出した。評価結果を表1に示す。指数が大きいほどタイヤのWET性能が高いことを示す。
(3)耐摩耗性試験
舗装路面のテストコースにおいて、テストライダーが車両を20000km走行させた。そして、走行後の残溝の量を計測し、該残溝の量からタイヤの耐摩耗性を評価した。具体的には、比較例1の評価結果を100とした相対評価となる指数を算出した。評価結果を表1に示す。指数が大きいほどタイヤの耐摩耗性が高いことを示す。
氷雪路のコース上において、テストライダーが、様々な走行を行い、走行中のタイヤの走行性能についてフィーリング評価を行った。具体的には、比較例1の評価結果を100とした相対評価となる指数を算出した。評価結果を表1に示す。指数が大きいほどタイヤの氷雪性能が高いことを示す。
(2)湿潤路における走行性能(WET性能)試験
湿潤路のコース上において、テストライダーが、様々な走行を行い、走行中のタイヤの走行性能についてフィーリング評価を行った。具体的には、比較例1の評価結果を100とした相対評価となる指数を算出した。評価結果を表1に示す。指数が大きいほどタイヤのWET性能が高いことを示す。
(3)耐摩耗性試験
舗装路面のテストコースにおいて、テストライダーが車両を20000km走行させた。そして、走行後の残溝の量を計測し、該残溝の量からタイヤの耐摩耗性を評価した。具体的には、比較例1の評価結果を100とした相対評価となる指数を算出した。評価結果を表1に示す。指数が大きいほどタイヤの耐摩耗性が高いことを示す。
実施例1と比較例1とを比較することにより、本発明のゴム組成物を用いて作製されたタイヤの氷雪性能を向上させる効果、耐摩耗性を向上させる効果、WET性能を維持する効果が示された。
実施例1と実施例2〜4とを比較することにより、充填剤(B)の配合量はゴム成分(A)100重量部に対して80重量部〜150重量部であることが好ましいことが示された。
実施例1と実施例5〜7とを比較することにより、オイル(G)の配合量はゴム成分(A)100重量部に対して40重量部以上であることが好ましいことが示された。
実施例1と実施例8〜10とを比較することにより、ポリブタジエンゴムのゴム成分(A)に対する割合は10%〜30%であることが好ましいことが示された。
実施例1と実施例2〜4とを比較することにより、充填剤(B)の配合量はゴム成分(A)100重量部に対して80重量部〜150重量部であることが好ましいことが示された。
実施例1と実施例5〜7とを比較することにより、オイル(G)の配合量はゴム成分(A)100重量部に対して40重量部以上であることが好ましいことが示された。
実施例1と実施例8〜10とを比較することにより、ポリブタジエンゴムのゴム成分(A)に対する割合は10%〜30%であることが好ましいことが示された。
本発明のゴム組成物によれば、このゴム組成物を用いて作製されたタイヤの氷雪性能を向上させることができる。
Claims (6)
- ゴム成分(A)、無機充填剤を含む充填剤(B)、シランカップリング剤(C)、及び加硫促進剤(D)を含む第一混合物を調製し、該第一混合物を混練することによって予備組成物を調製する、第一工程と、
前記予備組成物に加硫剤(F)を加えた第二混合物を調製し、該第二混合物を混練することによってゴム組成物を調製する、第二工程と、
を含むゴム組成物の製造方法により製造されるゴム組成物であり、
冬用タイヤのトレッドに用いられる
ことを特徴とする、ゴム組成物。 - 前記無機充填剤の配合量が、前記ゴム成分(A)100重量部に対して、80重量部〜150重量部である
ことを特徴とする、請求項1又は2に記載のゴム組成物。 - 前記ゴム成分(A)はポリブタジエンゴムを含み、
前記ポリブタジエンゴムの前記ゴム成分(A)に対する割合が、10%以上である
ことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載のゴム組成物。 - 前記ゴム組成物はオイル(G)を更に含み、
前記オイル(G)の配合量が、前記ゴム成分(A)100重量部に対して、40重量部以上である
ことを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載のゴム組成物。 - 前記充填剤(B)の配合量が、前記ゴム成分(A)100重量部に対して、80重量部以上である
ことを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載のゴム組成物。
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Cited By (1)
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JP2018193452A (ja) * | 2017-05-16 | 2018-12-06 | 住友ゴム工業株式会社 | タイヤ用ゴム組成物の製造方法 |
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- 2014-01-07 JP JP2014000934A patent/JP2015129218A/ja active Pending
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