JP2018178088A - ゴム組成物の製造方法およびタイヤの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】耐摩耗性に優れたゴム組成物の製造方法を提供すること。【解決手段】スチレン含量１５〜４０質量％、ビニル含量１０〜３０％のスチレンブタジエンゴム３５〜７０質量％と、ブタジエンゴム３０〜６５質量％とを含むゴム成分１００質量部に対して、２４Ｍ４ＤＢＰ吸油量が９０ｍＬ／１００ｇ以上のカーボンブラック５０質量部以上を混練する第１ステップと、第１ステップで得られた混練物に、ゴム成分１００質量部に対して、硫黄１．８質量部以下と、スルフェンアミド系加硫促進剤１．９質量部以下とを添加して、混練する第２ステップと、第２ステップで得られた混練物を押し出す第３ステップとを含んでなるゴム組成物の製造方法であって、第３ステップにおける押出速度が３５ｍ／分未満である、ゴム組成物の製造方法。【選択図】なし
Description
本発明は、ゴム組成物の製造方法、および、該ゴム組成物の製造方法により得られたゴム組成物を用いてタイヤを製造するタイヤの製造方法に関する。
車両輸送を担うタイヤには、耐摩耗性は重要な特性の一つである。耐摩耗性向上のため、補強性の高い微粒子カーボンブラックを使用する技術が知られている（特許文献１）。
しかし、微粒子カーボンブラックを多く配合すると、高発熱化するため、押出し工程でゴムやけが発生するという問題があった。
本発明は、補強性の高い微粒子カーボンブラックを含むことでゴム組成物の耐摩耗性を向上せしめつつ、その製造工程における押出し工程でのゴムやけの発生を防止ないし抑えることのできるゴム組成物の製造方法、および、該ゴム組成物の製造方法により得られたゴム組成物を用いてタイヤを製造するタイヤの製造方法を提供することを目的とする。
本発明者は、鋭意検討の結果、所定のスチレンブタジエンゴムとブタジエンゴムと所定の微粒子カーボンブラックとを含むゴム組成物を製造するに際し、加硫系薬品の種類と量を制限し、かつ、混練物の押出し工程で押出し速度を調節することにより、前記課題を解決できることを見出し、さらに検討を重ねて本発明を完成した。
すなわち、本発明は、
［１］スチレン含量１５．０〜４０．０質量％（好ましくは２０．０〜４０．０質量％、より好ましくは２５．０〜４０．０質量％、さらに好ましくは３０．０〜４０．０質量％、さらに好ましくは３５．０〜３９．０質量％）、ビニル含量１０．０〜３０．０％（好ましくは１３．０〜２５．０％、より好ましくは１５．０〜２０．０％）のスチレンブタジエンゴム３５〜７０質量％（好ましくは４０〜６５質量％、より好ましくは４３〜６２質量％、さらに好ましくは４５〜６０質量％）と、ブタジエンゴム３０〜６５質量％（好ましくは３５〜６０質量％、より好ましくは３８〜５７質量％、さらに好ましくは４０〜５５質量％）とを含むゴム成分１００質量部に対して、２４Ｍ４ＤＢＰ吸油量が９０ｍＬ／１００ｇ以上（好ましくは９１ｍＬ／１００ｇ以上、より好ましくは９２ｍＬ／１００ｇ以上、さらに好ましくは９３ｍＬ／１００ｇ以上、さらに好ましくは９５ｍＬ／１００ｇ以上、さらに好ましくは１００ｍＬ／１００ｇ以上）のカーボンブラック５０質量部以上を混練する第１ステップと、
第１ステップで得られた混練物に、ゴム成分１００質量部に対して、硫黄１．８質量部以下（好ましくは０．４〜１．８質量部、より好ましくは０．６〜１．７質量部、さらに好ましくは０．６〜１．６質量部、さらに好ましくは０．６〜１．５質量部）と、スルフェンアミド系加硫促進剤１．９質量部以下（好ましくは０．１〜１．９質量部、より好ましくは０．２〜１．８質量部、さらに好ましくは０．５〜１．８質量部）とを添加して、混練する第２ステップと、
第２ステップで得られた混練物を押し出す第３ステップと
を含んでなるゴム組成物の製造方法であって、
第３ステップにおける押出速度が３５ｍ／分未満（好ましくは３３ｍ／分以下、より好ましくは３０ｍ／分以下）である、ゴム組成物の製造方法、
［２］ブタジエンゴムのシス含量が９０％以上（好ましくは９５％以上）である、上記［１］記載のゴム組成物の製造方法、
［３］第１ステップの排出温度が１４０〜１８０℃（好ましくは１５０〜１７０℃）、混練の回転数が２０〜６０ｒｐｍ（好ましくは３０〜５０ｒｐｍ）である、上記［１］または［２］記載のゴム組成物の製造方法、
［４］第２ステップの排出温度が８０〜１３０℃（好ましくは９０〜１２０℃）、混練の回転数が１５〜４５ｒｐｍ（好ましくは２０〜３５ｒｐｍ）である、上記［１］〜［３］のいずれか１項に記載のゴム組成物の製造方法、
［５］上記［１］〜［４］のいずれか１項に記載のゴム組成物の製造方法により製造したゴム組成物を、未加硫の段階でトレッドの形状に押出し加工してトレッド部材を得るステップ、
該トレッド部材を、タイヤ成形機上で他のタイヤ部材とともに貼り合わせ、成形して、未加硫タイヤを形成するステップ、
該未加硫タイヤを、加硫機中で加熱加圧するステップ
を含んでなるタイヤの製造方法、
に関する。
［１］スチレン含量１５．０〜４０．０質量％（好ましくは２０．０〜４０．０質量％、より好ましくは２５．０〜４０．０質量％、さらに好ましくは３０．０〜４０．０質量％、さらに好ましくは３５．０〜３９．０質量％）、ビニル含量１０．０〜３０．０％（好ましくは１３．０〜２５．０％、より好ましくは１５．０〜２０．０％）のスチレンブタジエンゴム３５〜７０質量％（好ましくは４０〜６５質量％、より好ましくは４３〜６２質量％、さらに好ましくは４５〜６０質量％）と、ブタジエンゴム３０〜６５質量％（好ましくは３５〜６０質量％、より好ましくは３８〜５７質量％、さらに好ましくは４０〜５５質量％）とを含むゴム成分１００質量部に対して、２４Ｍ４ＤＢＰ吸油量が９０ｍＬ／１００ｇ以上（好ましくは９１ｍＬ／１００ｇ以上、より好ましくは９２ｍＬ／１００ｇ以上、さらに好ましくは９３ｍＬ／１００ｇ以上、さらに好ましくは９５ｍＬ／１００ｇ以上、さらに好ましくは１００ｍＬ／１００ｇ以上）のカーボンブラック５０質量部以上を混練する第１ステップと、
第１ステップで得られた混練物に、ゴム成分１００質量部に対して、硫黄１．８質量部以下（好ましくは０．４〜１．８質量部、より好ましくは０．６〜１．７質量部、さらに好ましくは０．６〜１．６質量部、さらに好ましくは０．６〜１．５質量部）と、スルフェンアミド系加硫促進剤１．９質量部以下（好ましくは０．１〜１．９質量部、より好ましくは０．２〜１．８質量部、さらに好ましくは０．５〜１．８質量部）とを添加して、混練する第２ステップと、
第２ステップで得られた混練物を押し出す第３ステップと
を含んでなるゴム組成物の製造方法であって、
第３ステップにおける押出速度が３５ｍ／分未満（好ましくは３３ｍ／分以下、より好ましくは３０ｍ／分以下）である、ゴム組成物の製造方法、
［２］ブタジエンゴムのシス含量が９０％以上（好ましくは９５％以上）である、上記［１］記載のゴム組成物の製造方法、
［３］第１ステップの排出温度が１４０〜１８０℃（好ましくは１５０〜１７０℃）、混練の回転数が２０〜６０ｒｐｍ（好ましくは３０〜５０ｒｐｍ）である、上記［１］または［２］記載のゴム組成物の製造方法、
［４］第２ステップの排出温度が８０〜１３０℃（好ましくは９０〜１２０℃）、混練の回転数が１５〜４５ｒｐｍ（好ましくは２０〜３５ｒｐｍ）である、上記［１］〜［３］のいずれか１項に記載のゴム組成物の製造方法、
［５］上記［１］〜［４］のいずれか１項に記載のゴム組成物の製造方法により製造したゴム組成物を、未加硫の段階でトレッドの形状に押出し加工してトレッド部材を得るステップ、
該トレッド部材を、タイヤ成形機上で他のタイヤ部材とともに貼り合わせ、成形して、未加硫タイヤを形成するステップ、
該未加硫タイヤを、加硫機中で加熱加圧するステップ
を含んでなるタイヤの製造方法、
に関する。
本発明のゴム組成物の製造方法によれば、スチレンブタジエンゴムおよびブタジエンゴムを含むゴム成分に微粒子カーボンブラックを大量に配合しても、混練物の押出し工程でゴムやけの発生を防止ないし抑制することができる。また、本発明のゴム組成物の製造方法により得られるゴム組成物および該ゴム組成物を用いて製造されたタイヤ、とりわけ、該ゴム組成物を用いて製造されたトレッドを有するタイヤは、耐摩耗性に優れる。
本発明の一実施形態であるゴム組成物の製造方法は、スチレン含量１５．０〜４０．０質量％、ビニル含量１０．０〜３０．０％のスチレンブタジエンゴム３５〜７０質量％と、ブタジエンゴム３０〜６５質量％とを含むゴム成分１００質量部に対して、２４Ｍ４ＤＢＰ吸油量が９０ｍＬ／１００ｇ以上のカーボンブラック５０質量部以上を混練する第１ステップと、第１ステップで得られた混練物に、ゴム成分１００質量部に対して、硫黄１．８質量部以下と、スルフェンアミド系加硫促進剤１．９質量部以下とを添加して、混練する第２ステップと、第２ステップで得られた混練物を押し出す第３ステップとを含んでなるゴム組成物の製造方法であって、第３ステップにおける押出速度が３５ｍ／分未満であるゴム組成物の製造方法である。
理論に拘束されることは意図しないが、通常、スチレンブタジエンゴムとブタジエンゴムに補強性の高い微粒子カーボンブラック、換言すれば高ストラクチャーのカーボンブラックを配合するとゴムやけが生じやすくなるが、本発明では、加硫系薬品の種類と量を制限してゴムやけを抑えるとともに、押出速度を遅くすることでさらにゴムやけを防いでいる。また、押出速度を遅くすることで、カーボンブラックのストラクチャーの比較的弱い部分が壊れるのを抑制することにも寄与していると考えられる。このように、微量領域でのゴムやけを防ぐとともにカーボンブラックの高ストラクチャーを維持することができるため、結果として、得られるゴム組成物の耐摩耗性が相乗的に向上していると考えられる。
＜ゴム成分＞
ゴム成分としては、所定のスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）およびブタジエンゴム（ＢＲ）を含むものである。
ゴム成分としては、所定のスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）およびブタジエンゴム（ＢＲ）を含むものである。
（ＳＢＲ）
ＳＢＲとしては、特に限定されず、例えば未変性の乳化重合スチレンブタジエンゴム（Ｅ−ＳＢＲ）や溶液重合スチレンブタジエンゴム（Ｓ−ＳＢＲ）、これらを変性した変性乳化重合スチレンブタジエンゴム（変性Ｅ−ＳＢＲ）や変性溶液重合スチレンブタジエンゴム（変性Ｓ−ＳＢＲ）などの変性ＳＢＲが挙げられる。またＳＢＲとしては、伸展油を加えて柔軟性を調整した油展タイプのものと、伸展油を加えない非油展タイプのものとがあるが、このいずれも使用可能である。例えば、ＪＳＲ（株）製のもの、旭化成ケミカルズ（株）製のもの、日本ゼオン（株）製のもの等を使用することができる。ＳＢＲは、１種または２種以上を用いることができる。
ＳＢＲとしては、特に限定されず、例えば未変性の乳化重合スチレンブタジエンゴム（Ｅ−ＳＢＲ）や溶液重合スチレンブタジエンゴム（Ｓ−ＳＢＲ）、これらを変性した変性乳化重合スチレンブタジエンゴム（変性Ｅ−ＳＢＲ）や変性溶液重合スチレンブタジエンゴム（変性Ｓ−ＳＢＲ）などの変性ＳＢＲが挙げられる。またＳＢＲとしては、伸展油を加えて柔軟性を調整した油展タイプのものと、伸展油を加えない非油展タイプのものとがあるが、このいずれも使用可能である。例えば、ＪＳＲ（株）製のもの、旭化成ケミカルズ（株）製のもの、日本ゼオン（株）製のもの等を使用することができる。ＳＢＲは、１種または２種以上を用いることができる。
ＳＢＲのスチレン含量は、１５．０質量％〜４０．０質量％である。１５．０質量％未満では充分なゴム強度が得られない傾向があり、加えて充分なグリップ性も得られない傾向がある。４０．０質量％超では、充分な低燃費性が得られない傾向がある。スチレン含量は、２０．０質量％以上が好ましく、２５．０質量％以上がより好ましく、３０．０質量％以上がさらに好ましく、３５．０質量％以上がさらに好ましい。また、ＳＢＲのスチレン含有量は、３９．０質量％以下が好ましい。なお、本明細書におけるＳＢＲのスチレン含量は、1Ｈ−ＮＭＲ測定により算出される値である。
ＳＢＲのビニル含量（１，２−結合ブタジエン単位量）は、１０．０〜３０．０％である。１０．０％未満では充分なゴム強度が得られない傾向があり、加えて充分なグリップ性も得られない傾向がある。３０．０％超では充分な低燃費性が得られない傾向がある。ビニル含量は、１３．０％以上が好ましく、１５．０％以上がより好ましい。また、ビニル含量は、２５．０％以下が好ましく、２０．０％以下がより好ましい。なお、本明細書における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。
ＳＢＲのゴム成分中の含有量は、３５〜７０質量％である。この範囲をはずれると、発明の効果が充分に発揮されにくくなる傾向がある。ＳＢＲの含有量は、好ましくは４０質量％以上、より好ましくは４３質量％以上、さらに好ましくは４５質量％以上である。一方、ＳＢＲの含有量は、好ましくは６５質量％以下、より好ましくは６２質量％以下、さらに好ましくは６０質量％以下である。なお、ＳＢＲとして油展タイプのＳＢＲを用いる場合は、当該油展タイプのＳＢＲ中に含まれる固形分としてのＳＢＲ自体の含有量をゴム成分中のＳＢＲの含有量とする。
（ＢＲ）
ＢＲとしては、特に限定されず、この分野で通常使用されるものをいずれも好適に使用することができる。例えば、宇部興産（株）製のもの、日本ゼオン（株）製のものなどを好適に用いることができる。ＢＲとしては、１種または２種以上を用いることができる。
ＢＲとしては、特に限定されず、この分野で通常使用されるものをいずれも好適に使用することができる。例えば、宇部興産（株）製のもの、日本ゼオン（株）製のものなどを好適に用いることができる。ＢＲとしては、１種または２種以上を用いることができる。
ＢＲとしては、優れた耐摩耗性が得られるという点から、シス含量（シス１，４結合含有率）が９０％以上のハイシスＢＲが好ましい。ＢＲのシス含量は、９５％以上がより好ましい。なお、本明細書におけるシス含量は、赤外吸収スペクトル分析法により測定される値である。
またＢＲとしては、充填剤との相互作用をより強固とし低燃費性に優れるという理由から、変性ＢＲを用いることができる。変性ＢＲとしては、末端および／または主鎖が変性された変性ＢＲ、スズ、ケイ素化合物などでカップリングされた変性ＢＲ（縮合物、分岐構造を有するものなど）、シリカと相互作用を持つ官能基により末端および／または主鎖が変性された変性ＢＲ、特に、シリル基、アミノ基、アミド基、水酸基、およびエポキシ基からなる群から選ばれる少なくとも１種を有する変性ＢＲなどが挙げられる。
ＢＲを含有する場合のゴム成分中の含有量は、３０〜６５質量％である。この範囲をはずれると、発明の効果が充分に発揮されにくくなる傾向がある。ＢＲの含有量は、３５質量％以上が好ましく、３８質量％以上がより好ましく、４０質量％以上がさらに好ましい。一方、ＢＲの含有量は、６０質量％以下が好ましく、５７質量％以下がより好ましく、５５質量％以下がさらに好ましい。
（その他のゴム成分）
ゴム成分は、上記ＳＢＲとＢＲ以外のゴム成分（その他のゴム成分）を含むものであってもよい。その他のゴム成分としては、例えば、非改質天然ゴム（ＮＲ）、エポキシ化天然ゴム（ＥＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、スチレンイソプレンゴム（ＳＩＲ）、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、ゴム成分としては、その他のゴム成分は含まず、ＳＢＲとＢＲのみからなることが好ましい。
ゴム成分は、上記ＳＢＲとＢＲ以外のゴム成分（その他のゴム成分）を含むものであってもよい。その他のゴム成分としては、例えば、非改質天然ゴム（ＮＲ）、エポキシ化天然ゴム（ＥＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、スチレンイソプレンゴム（ＳＩＲ）、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、ゴム成分としては、その他のゴム成分は含まず、ＳＢＲとＢＲのみからなることが好ましい。
＜充填剤＞
本実施形態において、所定の微粒子カーボンブラックは、充填剤として配合されるものである。本実施形態においては、該所定の微粒子カーボンブラックが所定量配合される他は、他の充填剤が配合されてもよい。そのような他の充填剤としては、通常この分野で使用されるものを適宜使用することができる。そのような他の充填剤の例としては、例えば、シリカが挙げられる。
本実施形態において、所定の微粒子カーボンブラックは、充填剤として配合されるものである。本実施形態においては、該所定の微粒子カーボンブラックが所定量配合される他は、他の充填剤が配合されてもよい。そのような他の充填剤としては、通常この分野で使用されるものを適宜使用することができる。そのような他の充填剤の例としては、例えば、シリカが挙げられる。
（カーボンブラック）
本実施形態において、所定の微粒子カーボンブラックとは、２４Ｍ４ＤＢＰ吸油量（圧縮ジブチルフタレート吸油量）が９０ｍＬ／１００ｇ以上のカーボンブラックをいう。ここで、２４Ｍ４ＤＢＰ吸油量はＡＳＴＭ Ｄ３４９３−９１（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｃａｒｂｏｎ Ｂｌａｃｋ−ｎ−Ｄｉｂｕｔｙ １ Ｐｈｔｈａｌａｔｅ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ Ｓａｍｐｌｅ）に基づいて測定される値である。カーボンブラックは、１種または２種以上を用いることができる。
本実施形態において、所定の微粒子カーボンブラックとは、２４Ｍ４ＤＢＰ吸油量（圧縮ジブチルフタレート吸油量）が９０ｍＬ／１００ｇ以上のカーボンブラックをいう。ここで、２４Ｍ４ＤＢＰ吸油量はＡＳＴＭ Ｄ３４９３−９１（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｃａｒｂｏｎ Ｂｌａｃｋ−ｎ−Ｄｉｂｕｔｙ １ Ｐｈｔｈａｌａｔｅ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ Ｓａｍｐｌｅ）に基づいて測定される値である。カーボンブラックは、１種または２種以上を用いることができる。
カーボンブラックの２４Ｍ４ＤＢＰ吸油量が９０ｍＬ／１００ｇ未満では、本発明の効果が達成されない傾向がある。２４Ｍ４ＤＢＰ吸油量は、９１ｍＬ／１００ｇ以上が好ましく、９２ｍＬ／１００ｇ以上がより好ましく、９３ｍＬ／１００ｇ以上がさらに好ましく、９５ｍＬ／１００ｇ以上がさらに好ましく、１００ｍＬ／１００ｇ以上がさらに好ましい。一方、２４Ｍ４ＤＢＰ吸油量の上限について特に限定はないが、充分なグリップ力の観点からは適当な範囲であることが望ましく、例えば、２００ｍＬ／１００ｇ以下、好ましくは１８０ｍＬ／１００ｇ以下、より好ましくは１６０ｍＬ／１００ｇ以下である。
カーボンブラックの窒素吸着比表面積（Ｎ2ＳＡ）は、好ましくは８０ｍ2／ｇ以上、より好ましくは１００ｍ2／ｇ以上である。また、該Ｎ2ＳＡは、好ましくは２００ｍ2／ｇ以下、より好ましくは１８０ｍ2／ｇ以下、さらに好ましくは１６０ｍ2／ｇ以下である。なお、カーボンブラックのＮ2ＳＡは、ＪＩＳ Ｋ６２１７のＡ法によって求められる。
カーボンブラックの平均一次粒子径は、好ましくは５ｎｍ以上、より好ましくは１０ｎｍ以上、さらに好ましくは１５ｎｍ以上、さらに好ましくは１８ｎｍ以上である。上記範囲にあることで、その分散性を確保しやすいという傾向がある。また、該平均一次粒子径は、好ましくは５０ｎｍ以下、より好ましくは３０ｎｍ以下、さらに好ましくは２７ｎｍ以下、さらに好ましくは２５ｎｍ以下である。上記範囲にあることで、耐摩耗性やグリップ性能を改善できる傾向がある。なお、カーボンブラックの平均一次粒子径は、透過型電子顕微鏡により、視野内に観察された一次粒子を４００個以上測定し、その平均により求めることができる。
カーボンブラックの含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、５０質量部以上である。カーボンブラックの含有量が５０質量部未満であると、発明の効果が充分発揮されにくくなる傾向にある。一方、カーボンブラックの含有量の上限は、発明の効果の観点からは特に制限はないが、良好な低燃費性および耐候性等の観点から、１００質量部以下が好ましく、９０質量部以下がより好ましく、８０質量部以下がさらに好ましく、７０質量部以下がさらに好ましくい。
（シリカ）
本実施形態において、ゴム組成物には、シリカを配合してもよい。シリカとしては特に限定されず、例えば、乾式法シリカ（無水ケイ酸）、湿式法シリカ（含水ケイ酸）等が挙げられるが、シラノール基が多いという理由から、湿式法シリカが好ましい。シリカは、１種または２種以上を用いることができる。
本実施形態において、ゴム組成物には、シリカを配合してもよい。シリカとしては特に限定されず、例えば、乾式法シリカ（無水ケイ酸）、湿式法シリカ（含水ケイ酸）等が挙げられるが、シラノール基が多いという理由から、湿式法シリカが好ましい。シリカは、１種または２種以上を用いることができる。
シリカの窒素吸着比表面積（Ｎ2ＳＡ）は、特に限定されないが、好ましくは５０ｍ2／ｇ以上、より好ましくは１００ｍ2／ｇ以上、さらに好ましくは１５０ｍ2／ｇ以上である。５０ｍ2／ｇ以上であることで、低燃費性、耐摩耗性が向上する傾向がある。該Ｎ2ＳＡは、好ましくは２５０ｍ2／ｇ以下、より好ましくは２１０ｍ2／ｇ以下である。２５０ｍ2／ｇ以下であることで、分散が容易となり、低燃費性、耐摩耗性が向上する傾向がある。なお、シリカのＮ2ＳＡは、ＡＳＴＭ Ｄ３０３７−９３に準じてＢＥＴ法で測定される値である。
シリカの含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、５質量部〜５０質量部である。５質量部以上であることで、低発熱性の観点から好ましく、５０質量部以下であることで、シリカが充分に分散し加工性に優れる傾向がある。シリカの含有量は、好ましくは１０質量部以上である。一方、シリカの含有量は、好ましくは４０質量部以下、より好ましくは３０質量部以下である。
（充填剤の含有量）
カーボンブラック以外の充填剤を配合する場合において、充填剤全体の含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、５０質量部〜１５０質量部であることが好ましい。前記の範囲内とすることが発明の効果が充分に発揮される傾向がある。充填剤の含有量は、好ましくは５５質量部以上である。一方、充填剤の含有量は、好ましくは１２０質量部以下、より好ましくは１００質量部以下、さらに好ましくは８０質量部以下である。
カーボンブラック以外の充填剤を配合する場合において、充填剤全体の含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、５０質量部〜１５０質量部であることが好ましい。前記の範囲内とすることが発明の効果が充分に発揮される傾向がある。充填剤の含有量は、好ましくは５５質量部以上である。一方、充填剤の含有量は、好ましくは１２０質量部以下、より好ましくは１００質量部以下、さらに好ましくは８０質量部以下である。
（シランカップリング剤）
シリカを配合する場合、シランカップリング剤を使用することができる。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。補強性改善効果などの点から、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィドおよび３−トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾリルテトラスルフィドが特に好ましい。これらのシランカップリング剤は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。
シリカを配合する場合、シランカップリング剤を使用することができる。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。補強性改善効果などの点から、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィドおよび３−トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾリルテトラスルフィドが特に好ましい。これらのシランカップリング剤は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の含有量は、シリカ１００質量部に対して、好ましくは１質量部以上、より好ましくは２質量部以上である。シランカップリング剤の含有量が１質量部以上であることで、加工性が向上する傾向がある。また、シランカップリング剤の含有量は、シリカ１００質量部に対し、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。シランカップリング剤の含有量が２０質量部以下であることで、そのコストに見合ったシランカップリング剤の配合効果が得られる傾向がある。
＜硫黄＞
本実施形態において、ゴム組成物は硫黄を含有する。硫黄としては、ゴム工業において一般的に用いられる粉末硫黄、沈降硫黄、コロイド硫黄、不溶性硫黄、高分散性硫黄、可溶性硫黄などを、いずれも好適に用いることができる。
本実施形態において、ゴム組成物は硫黄を含有する。硫黄としては、ゴム工業において一般的に用いられる粉末硫黄、沈降硫黄、コロイド硫黄、不溶性硫黄、高分散性硫黄、可溶性硫黄などを、いずれも好適に用いることができる。
硫黄の含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、１．８質量部以下である。硫黄の含有量が１．８質量部超であると、ゴムやけを充分に防止ないし抑制できない傾向がある。硫黄の含有量は好ましくは１．７質量部以下、より好ましくは１．６質量部以下、さらに好ましくは１．５質量部以下である。一方、硫黄の含有量の下限値としては、この分野で通常使用する量である限り特に限定はないが、通常、０．４質量部以上、より好ましくは０．６質量部以上である。０．４質量部以上であることで、加硫後の硬度（Ｈｓ）や隣接ゴム配合との共架橋が充分に得られる傾向がある。なお、硫黄の含有量とは、第２ステップで投入される純硫黄成分量であり、例えば、不溶性硫黄（オイル含有）を用いる場合はオイル分を除いた純硫黄量を意味する。
＜加硫促進剤＞
本実施形態で用いる加硫促進剤はスルフェンアミド系加硫促進剤である。このように所定の加硫促進剤を使用することで、ゴムやけを防止ないし抑制することに寄与する。スルフェンアミド系加硫促進剤としては、この分野で通常使用するものをいずれも好適に使用することができるが、そのような加硫促進剤としては、Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾールスルフェンアミド、Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾールスルフェンアミド、Ｎ−オキシエチレン−２−ベンゾチアゾールスルフェンアミド、Ｎ−オキシエチレン−２−ベンゾチアゾールスルフェンアミド、Ｎ，Ｎ’−ジイソプロピル−２−ベンゾチアゾールスルフェンアミドなどを挙げることができる。加硫促進剤は、１種または２種以上を用いることができる。
本実施形態で用いる加硫促進剤はスルフェンアミド系加硫促進剤である。このように所定の加硫促進剤を使用することで、ゴムやけを防止ないし抑制することに寄与する。スルフェンアミド系加硫促進剤としては、この分野で通常使用するものをいずれも好適に使用することができるが、そのような加硫促進剤としては、Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾールスルフェンアミド、Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾールスルフェンアミド、Ｎ−オキシエチレン−２−ベンゾチアゾールスルフェンアミド、Ｎ−オキシエチレン−２−ベンゾチアゾールスルフェンアミド、Ｎ，Ｎ’−ジイソプロピル−２−ベンゾチアゾールスルフェンアミドなどを挙げることができる。加硫促進剤は、１種または２種以上を用いることができる。
スルフェンアミド系加硫促進剤の含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、１．９質量部以下である。加硫促進剤の含有量が１．９質量部以上であると、ゴムやけを充分に防止ないし抑制できない傾向がある。加硫促進剤の含有量は好ましくは１．８質量部以下である。一方、加硫促進剤の含有量の下限値としては、この分野で通常使用する量である限り特に限定はないが、通常、０．１質量部以上、好ましくは０．２質量部以上、より好ましくは０．５質量部以上である。
＜その他の配合成分＞
上記ゴム組成物には、前記成分の他に、従来ゴム工業で使用される配合成分、例えば、可塑剤もしくはオイル、酸化亜鉛、ステアリン酸、老化防止剤などを含有せしめてもよい。
上記ゴム組成物には、前記成分の他に、従来ゴム工業で使用される配合成分、例えば、可塑剤もしくはオイル、酸化亜鉛、ステアリン酸、老化防止剤などを含有せしめてもよい。
可塑剤を含有する場合のゴム成分１００質量部に対する含有量は、加工性の観点から、１質量部以上であり、３質量部以上が好ましい。また、可塑剤の含有量は、耐摩耗性および操縦安定性の観点から、４０質量部以下であり、２０質量部以下が好ましい。なお、可塑剤の含有量には、油展ゴムや不溶性硫黄に含まれるオイル分も含まれる。可塑剤は、１種または２種以上を用いることができる。
オイルとしては、プロセスオイル、植物油脂、動物油脂などが挙げられる。オイルを含有する場合のゴム成分１００質量部に対する含有量は、加工性の観点から、２質量部以上が好ましく、５質量部以上がより好ましい。また、オイルの含有量は、工程面での負荷の観点から、４０質量部以下が好ましい。
＜ゴム組成物の製造＞
本実施形態において、ゴム組成物は、下記の第１ステップ、第２ステップおよび第３ステップを含んでなる製造方法により、製造することができる。
第１ステップ
所定のスチレンブタジエンゴム３５〜７０質量％と、ブタジエンゴム３０〜６５質量％とを含むゴム成分１００質量部に対して、所定のカーボンブラック５０質量部以上を混練するステップ
第２ステップ
第１ステップで得られた混練物に、ゴム成分１００質量部に対して、硫黄１．８質量部以下と、スルフェンアミド系加硫促進剤１．９質量部以下とを添加して、混練するステップ
第３ステップ
第２ステップで得られた混練物を、押出速度が３５ｍ／分未満で、押し出すステップ
本実施形態において、ゴム組成物は、下記の第１ステップ、第２ステップおよび第３ステップを含んでなる製造方法により、製造することができる。
第１ステップ
所定のスチレンブタジエンゴム３５〜７０質量％と、ブタジエンゴム３０〜６５質量％とを含むゴム成分１００質量部に対して、所定のカーボンブラック５０質量部以上を混練するステップ
第２ステップ
第１ステップで得られた混練物に、ゴム成分１００質量部に対して、硫黄１．８質量部以下と、スルフェンアミド系加硫促進剤１．９質量部以下とを添加して、混練するステップ
第３ステップ
第２ステップで得られた混練物を、押出速度が３５ｍ／分未満で、押し出すステップ
各ステップは、公知の混練機を用いることができ、そのような混練機としては、例えば、バンバリーミキサー、ニーダー、オープンロールなどが挙げられる。
（第１ステップ）
第１ステップは、所定のゴム成分１００質量部に対して、所定のカーボンブラック５０質量部以上を含む混合物を混練するステップである。ゴム組成物に配合する成分として、これら以外のものが存在する場合、硫黄および加硫促進剤以外のものはすべて、この第１ステップで混練される。
第１ステップは、所定のゴム成分１００質量部に対して、所定のカーボンブラック５０質量部以上を含む混合物を混練するステップである。ゴム組成物に配合する成分として、これら以外のものが存在する場合、硫黄および加硫促進剤以外のものはすべて、この第１ステップで混練される。
第１ステップにおける混練りの時間は、通常、１〜１０分、好ましくは２〜７分である。混練の回転数は、通常、２０〜６０ｒｐｍ、好ましくは３０〜５０ｒｐｍである。排出温度は、通常、１４０〜１８０℃であり、好ましくは１５０〜１７０℃である。このような範囲にあることが、各成分が良好に分散した混練物を効率よく得る上で好ましい。
（第２ステップ）
第２ステップは、第１ステップで得られた混練物に、ゴム成分１００質量部に対して、硫黄１．８質量部以下と、スルフェンアミド系加硫促進剤１．９質量部以下とを添加して、混練するステップである。加硫促進剤としてスルフェンアミド系加硫促進剤を使用すること、および、硫黄と加硫促進剤の使用量を少なくすることで、ゴムやけを防止ないし抑えることができ、得られるゴム組成物の耐摩耗性の向上に寄与する。
第２ステップは、第１ステップで得られた混練物に、ゴム成分１００質量部に対して、硫黄１．８質量部以下と、スルフェンアミド系加硫促進剤１．９質量部以下とを添加して、混練するステップである。加硫促進剤としてスルフェンアミド系加硫促進剤を使用すること、および、硫黄と加硫促進剤の使用量を少なくすることで、ゴムやけを防止ないし抑えることができ、得られるゴム組成物の耐摩耗性の向上に寄与する。
第２ステップにおける混練りの時間は、通常、１〜１０分、好ましくは２〜７分である。混練の回転数は、通常、１５〜４５ｒｐｍ、好ましくは２０〜３５ｒｐｍである。排出温度は、通常、８０〜１３０℃であり、好ましくは９０〜１２０℃である。このような範囲にあることが、各成分が良好に分散した混練物を効率よく得る上で好ましい。
（第３ステップ）
第３ステップは、第２ステップで得られた混練物を、押出速度３５ｍ／分未満で押し出すステップである。押出し速度を遅くすることで、カーボンブラックのストラクチャーの破壊を抑制することができる。これによって、得られるゴム組成物の耐摩耗性の向上に寄与することができる。押出し速度の下限については特に制限はないが、生産効率の観点から、通常、２５ｍ／分以上であることが好ましい。本ステップにおける押出しは、通常の方法により実施できる。
第３ステップは、第２ステップで得られた混練物を、押出速度３５ｍ／分未満で押し出すステップである。押出し速度を遅くすることで、カーボンブラックのストラクチャーの破壊を抑制することができる。これによって、得られるゴム組成物の耐摩耗性の向上に寄与することができる。押出し速度の下限については特に制限はないが、生産効率の観点から、通常、２５ｍ／分以上であることが好ましい。本ステップにおける押出しは、通常の方法により実施できる。
第３ステップにおける押出し速度は、３３ｍ／分以下がより好ましく、３０ｍ／分以下がより好ましい。
＜タイヤの製造方法＞
前記ゴム組成物は、耐摩耗性などのゴム物性に優れることから、各種タイヤ部材（例えば、トレッド、サイドウォール、カーカス、クリンチ、ビードなど）に好適に用いることができるが、特に、タイヤトレッドに用いることが好ましい。
前記ゴム組成物は、耐摩耗性などのゴム物性に優れることから、各種タイヤ部材（例えば、トレッド、サイドウォール、カーカス、クリンチ、ビードなど）に好適に用いることができるが、特に、タイヤトレッドに用いることが好ましい。
本実施形態において、タイヤは、前記ゴム組成物を用いて、通常の方法により製造することができる。すなわち、前記ゴム組成物を、未加硫の段階で所望のタイヤ部材の形状（例えば、トレッドの形状）に押出し加工し、タイヤ成形機上で他のタイヤ部材とともに貼り合わせ、通常の方法にて成形することにより未加硫タイヤを形成し、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、製造することができる。
これらタイヤは、いずれの車両のタイヤとしても使用することができるが、特に、荷重車両であるトラック・バスなどのタイヤとして好適に使用される。
本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明は、実施例にのみ限定されるものではない。
以下、実施例および比較例で用いた各種薬品をまとめて示す。
スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）：ＪＳＲ（株）製のＪＳＲ０１２２（スチレン含量：３７質量％、ビニル含量が１８％、重量平均分子量（Ｍｗ）が６３万、Ｔｇが−３５℃、油展品（油量：２５．４％））
ブタジエンゴム（ＢＲ）：ＪＳＲ（株）製のＢＲ７３０（シス含量：９５％、重量平均分子量（Ｍｗ）：６７万、Ｔｇ：−１０８℃）
カーボンブラック（ＣＢ）１：東海カーボン（株）製のＮ１３４（２４ＭＤＢＰ吸油量１０３ｍＬ／１００ｇ、Ｎ2ＳＡ：１４３ｍ2／ｇ、平均一次粒子径：２３ｎｍ）
カーボンブラック（ＣＢ）２：三菱化学（株）製のシーストＮ２２０（２４ＭＤＢＰ吸油量９３ｍＬ／１００ｇ、Ｎ2ＳＡ：１１４ｍ2／ｇ、平均一次粒子径：２９ｎｍ）
カーボンブラック（ＣＢ）３：三菱化学（株）製のシーストＮ３３０（２４ＭＤＢＰ吸油量８８ｍＬ／１００ｇ、Ｎ2ＳＡ：７８ｍ2／ｇ、平均一次粒子径：４３ｎｍ）
硫黄：細井化学工業（株）製のＨＫ−２００−５（オイル分５質量％）
加硫促進剤：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＮＳ−Ｐ（ＴＢＢＳ、Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾールスルフェンアミド）
スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）：ＪＳＲ（株）製のＪＳＲ０１２２（スチレン含量：３７質量％、ビニル含量が１８％、重量平均分子量（Ｍｗ）が６３万、Ｔｇが−３５℃、油展品（油量：２５．４％））
ブタジエンゴム（ＢＲ）：ＪＳＲ（株）製のＢＲ７３０（シス含量：９５％、重量平均分子量（Ｍｗ）：６７万、Ｔｇ：−１０８℃）
カーボンブラック（ＣＢ）１：東海カーボン（株）製のＮ１３４（２４ＭＤＢＰ吸油量１０３ｍＬ／１００ｇ、Ｎ2ＳＡ：１４３ｍ2／ｇ、平均一次粒子径：２３ｎｍ）
カーボンブラック（ＣＢ）２：三菱化学（株）製のシーストＮ２２０（２４ＭＤＢＰ吸油量９３ｍＬ／１００ｇ、Ｎ2ＳＡ：１１４ｍ2／ｇ、平均一次粒子径：２９ｎｍ）
カーボンブラック（ＣＢ）３：三菱化学（株）製のシーストＮ３３０（２４ＭＤＢＰ吸油量８８ｍＬ／１００ｇ、Ｎ2ＳＡ：７８ｍ2／ｇ、平均一次粒子径：４３ｎｍ）
硫黄：細井化学工業（株）製のＨＫ−２００−５（オイル分５質量％）
加硫促進剤：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＮＳ−Ｐ（ＴＢＢＳ、Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾールスルフェンアミド）
実施例１〜６および比較例１〜３
（第１ステップ）
表１に示す配合内容に従い、薬品を、１．７Ｌバンバリーミキサーを用いて、５０ｒｐｍで、５分間、排出温度１５０℃になるまで混練りし、混練り物を得た。
（第１ステップ）
表１に示す配合内容に従い、薬品を、１．７Ｌバンバリーミキサーを用いて、５０ｒｐｍで、５分間、排出温度１５０℃になるまで混練りし、混練り物を得た。
（第２ステップ）
第１ステップで得られた混練物に、表１に示す配合内容に従い、硫黄および加硫促進剤を添加し、２軸オープンロールを用いて、２０ｒｐｍで、５分間、８０℃になるまで混練りし、混練り物を得た。
第１ステップで得られた混練物に、表１に示す配合内容に従い、硫黄および加硫促進剤を添加し、２軸オープンロールを用いて、２０ｒｐｍで、５分間、８０℃になるまで混練りし、混練り物を得た。
（第３ステップ）
第２ステップで得られた混練物を、表１に示す押出し速度の下、押出し、未加硫ゴム組成物を得た。
第２ステップで得られた混練物を、表１に示す押出し速度の下、押出し、未加硫ゴム組成物を得た。
＜スコーチタイム指数＞
得られた未加硫ゴム組成物について、ＪＩＳ Ｋ６３００の未加硫ゴム物理試験方法のムーニースコーチ試験の記述に従って試験を行い、１３０．０±０．５℃でのｔ５［分］を測定し、比較例１の結果を１００として指数表示した（スコーチタイム指数）。スコーチタイムが短くなるとゴムやけの問題が起こる。今回の評価では、スコーチタイム指数の目標値は１１０以上である。ムーニースコーチタイム指数が目標値以下となると、仕上げ練りや押し出し工程等で焼けの問題が起こる可能性が生じる。
得られた未加硫ゴム組成物について、ＪＩＳ Ｋ６３００の未加硫ゴム物理試験方法のムーニースコーチ試験の記述に従って試験を行い、１３０．０±０．５℃でのｔ５［分］を測定し、比較例１の結果を１００として指数表示した（スコーチタイム指数）。スコーチタイムが短くなるとゴムやけの問題が起こる。今回の評価では、スコーチタイム指数の目標値は１１０以上である。ムーニースコーチタイム指数が目標値以下となると、仕上げ練りや押し出し工程等で焼けの問題が起こる可能性が生じる。
＜耐摩耗性＞
得られた未加硫ゴム組成物を、１７０℃の条件で１０分間加硫し、加硫ゴムシートを製造した。該加硫ゴムシートについて、ランボーン型摩耗試験機を用いて、室温、負荷荷重１．０ｋｇｆ、スリップ率３０％の条件で摩耗量を測定した。そして、比較例１の測定結果を１００とし、下記計算式により指数表示した。なお、耐摩耗性指数が大きいほど、耐摩耗性能に優れることを示す。今回の評価では、耐摩耗性指数の目標値は８０以上である。
（耐摩耗性指数）＝（比較例１の摩耗量）／（各配合の摩耗量）×１００
得られた未加硫ゴム組成物を、１７０℃の条件で１０分間加硫し、加硫ゴムシートを製造した。該加硫ゴムシートについて、ランボーン型摩耗試験機を用いて、室温、負荷荷重１．０ｋｇｆ、スリップ率３０％の条件で摩耗量を測定した。そして、比較例１の測定結果を１００とし、下記計算式により指数表示した。なお、耐摩耗性指数が大きいほど、耐摩耗性能に優れることを示す。今回の評価では、耐摩耗性指数の目標値は８０以上である。
（耐摩耗性指数）＝（比較例１の摩耗量）／（各配合の摩耗量）×１００
本発明によれば、耐摩耗性に優れたゴム組成物の製造方法を提供することができる。
Claims (5)
- スチレン含量１５．０〜４０．０質量％、ビニル含量１０．０〜３０．０％のスチレンブタジエンゴム３５〜７０質量％と、ブタジエンゴム３０〜６５質量％とを含むゴム成分１００質量部に対して、２４Ｍ４ＤＢＰ吸油量が９０ｍＬ／１００ｇ以上のカーボンブラック５０質量部以上を混練する第１ステップと、
第１ステップで得られた混練物に、ゴム成分１００質量部に対して、硫黄１．８質量部以下と、スルフェンアミド系加硫促進剤１．９質量部以下とを添加して、混練する第２ステップと、
第２ステップで得られた混練物を押し出す第３ステップと
を含んでなるゴム組成物の製造方法であって、
第３ステップにおける押出速度が３５ｍ／分未満である、ゴム組成物の製造方法。 - ブタジエンゴムのシス含量が９０％以上である、請求項１記載のゴム組成物の製造方法。
- 第１ステップの混練の回転数が２０〜６０ｒｐｍ、排出温度が１４０〜１８０℃である、請求項１または２記載のゴム組成物の製造方法。
- 第２ステップの混練の回転数が１５〜４５ｒｐｍ、排出温度が８０〜１３０℃である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のゴム組成物の製造方法。
- 請求項１〜４のいずれか１項に記載のゴム組成物の製造方法により製造したゴム組成物を、未加硫の段階でトレッドの形状に押出し加工してトレッド部材を得るステップ、
該トレッド部材を、タイヤ成形機上で他のタイヤ部材とともに貼り合わせ、成形して、未加硫タイヤを形成するステップ、
該未加硫タイヤを、加硫機中で加熱加圧するステップ
を含んでなるタイヤの製造方法。
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