JP4386504B2 - タイヤ用ゴム組成物 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はタイヤ用ゴム組成物に関し、更に詳しくはゴム成分にイノケイ酸塩類(セピオライト等)を除く、粘土鉱物粉体を配合することによって、氷上摩擦力などのタイヤの氷上性能を高めたタイヤ用ゴム組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】
氷雪路面用タイヤとして従来使用されていたスパイクタイヤは優れたグリップ力を発揮するが、粉塵公害のため近年スパイクタイヤに代えてスパイクのないスタッドレスタイヤが氷雪路面用として使用されている。しかしながら、スパイクタイヤに比較してスタッドレスはトレッド面と氷雪路面との摩擦力が十分でなく、種々の改良が提案されている。
【0003】
例えば特開平9−302153号公報には、ゴムに多孔質粒子を配合することによって氷上制動性能等の優れたゴム組成物を得ることが提案されている。また特開平8−3373号公報には、ゴムにカオリナイトを主成分とするクレーを配合することによって、低温でしなやかな、氷上性能に優れたゴム組成物を開示している。更に本発明者らの一部は、先きに、セピオライト(珪酸および酸化マグネシウムを主成分とするイノケイ酸塩類の粘土)をジエン系ゴムに配合することによってゴムを柔軟化させることなくゴムの氷上摩擦力を高めることのできるスタッドレスタイヤ用ゴム組成物を提案した(特願平10−973614号出願参照)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らはイノケイ酸塩類以外の粘土鉱物を用いて、タイヤの氷上摩擦力を高める方法を開発すべく更に研究開発をすすめた。多孔質球体の添加による方法では、粒子の分散性が良すぎるためにゴム表面での良好な凹凸形成効果が得られず、0℃近傍の滑りやすい条件での氷上性能を向上させることは難しい。これに対して、フィロ珪酸類を主成分とする粘土鉱物系粉体は、ミクロレベルでの分散性が適度に悪く、ゴムの表面に凹凸も適度に形成されることにより、氷上性能を大幅に向上させることが期待できる。フィロ珪酸類に分類される前記したカオリナイト(珪酸および酸化アルミニウムを主成分とする粘土鉱物)を主成分とするクレーでは表面活性が低く、ゴム表面に十分な表面凹凸を形成させることができない。粘土鉱物系粉体の中でも、セピオライトを例とするイノケイ酸塩は繊維状の性状をしているために分散性が極度に悪く、ゴム表面での凹凸形成には良いが、混合不足による分散不良が問題となる。
【0005】
従って、本発明の目的はタイヤ用ゴム組成物を、加工性を損ねること無く、滑りやすい0℃近傍での氷上性能を高めることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明に従えば、天然ゴム及びガラス転移点Tgが−50℃以下の合成ゴムから選ばれた少なくとも1種のゴム成分100重量部に、イノケイ酸塩類(セピオライト等)を除く、平均粒子サイズが5〜2000μm、BET窒素吸着比表面積が60〜300m 2 /gである粘土鉱物粉体3〜50重量部を配合してなるタイヤ用ゴム組成物が提供される。
【0007】
【発明の実施の形態】
本発明に従えば、ジエン系ゴム及びカーボンブラックを含むゴム配合系に比表面積の高い特定の粘土鉱物粉体を配合することによって、驚くべきことに、氷上摩擦力を効果的に高めることができる。前述のカオリナイトはアルミノケイ酸塩鉱物を成分とする粘土鉱物であり、セピオライトは珪酸及び酸化マグネシウムを主成分とする、マグネシウム含有の含水イノケイ酸塩鉱物である。本発明において使用する粘土鉱物は、好ましくはいわゆるフィロケイ酸塩を主成分とするもので、2次元に無限に拡がった層状構造の巨大イオン(Si2 O5)n 2n- を含むものであり、窒素吸着比表面積が60m 2 /g以上であることを特徴とするものである(注:イノケイ酸塩は繊維状構造を有する)。具体例としては、モンモリロナイト、活性白土、アスベスト活性ベントナイト、酸処理モンモリロナイトなどをあげることができる。本発明によれば、前記ジエン系ゴム100重量部に対し、熱により気化、分解または化学反応して気体を発生する液体または固体を封入した熱膨張性熱可塑性樹脂粒子1〜20重量部を更に配合することにより、例えば以下の実施例4に示すように氷上摩擦指数が一層改良されたタイヤ用ゴム組成物を得ることができる。
【0008】
本発明に従ったゴム組成物に配合される合成ゴムとしては、具体的にはTgが−50℃以下の従来よりタイヤ用ゴム組成物に一般的に配合されている架橋可能な任意のジエン系ゴムをあげることができ、具体的には、各種ブタジエンゴム(BR)、各種スチレン−ブタジエン共重合体ゴム(SBR)、ポリイソプレンゴム(IR)、ブチルゴム(IIR)などを単独又は任意のブレンドとして用いることができる。低温脆化性や耐摩耗性の観点から天然ゴム(NR)又はポリイソプレンゴムとポリブタジエンゴムとの混合物を用いるのがより好ましく、その重量比をNR又はIR/BR=70/30〜30/70、特に70/30〜50/50とするのがさらに好ましい。
【0009】
本発明のゴム組成物には、ゴム補強剤として、通常ゴム組成物に配合される任意のカーボンブラックを配合することができる。また、シリカで表面処理を施したカーボンブラックも使用可能である。またシリカも使用することができる。カーボンブラックの配合量としては、ゴム成分100重量部に対し、20〜80重量部、好ましくは30〜60重量部で使用される。この配合量が少な過ぎるとゴムを十分に補強できないため、例えば耐摩擦性が悪化するので好ましくなく、逆に多過ぎると硬度が高くなり過ぎたり、加工性が低下したりするので好ましくない。
【0010】
本発明において使用するカーボンブラックは、窒素吸着比表面積(N2 SA)が80〜160(m2 /g)で、ジブチルフタレート吸油量(DBP)が100〜140(cc/100g) であるのが好ましく、更に好ましくはN2 SAが100〜140(m2 /g)でDBPが110〜130(cc/100g)である。
【0011】
本発明に従えば、ゴム組成物中にゴム成分100重量部当り、イノケイ酸塩類を除く、粘土鉱物粉体3〜50重量部、好ましくは5〜30重量部を配合する。この配合量が少な過ぎると氷上摩擦力を高める効果が表れにくくなるので好ましくなく、逆に多過ぎると硬度が高くなり過ぎたり、タイヤの耐摩耗性が極度に悪化するので好ましくない。
【0012】
本発明に用いる前記粘土鉱物粉体は平均粒子サイズが5〜2000μm、好ましくは20〜300μm、BET窒素吸着比表面積が60〜300m/gである。これらの要件を満たさないと粒子径が小さかったり、比表面積が小さいと粒子がゴム中に良好に分散しすぎて、ゴム表面に凹凸形成が十分になされない。また粒子径が大きすぎたり、比表面積が大きすぎると分散性が極度に悪く、加工性に問題が生じる。
【0013】
本発明の好ましい態様では前記ゴム組成物に軟化剤をゴム成分100重量部当り0〜20重量部配合する。かかる軟化剤としては工業用パラフィン系プロセスオイル、アロマ系プロセスオイル、ロジン系プロセスオイルおよび天然植物性プロセスオイルなどをあげることができ、かかる軟化剤の配合によって未加硫ゴムの加工性を良くすることができるが、多く配合しすぎると粘土鉱物粉体に吸着して氷上摩擦性能に悪影響を及ぼすことがあるのであまり好ましくない。
【0014】
本発明に係るタイヤ用ゴム組成物には、更に、通常の加硫または架橋剤、加硫または架橋促進剤、各種オイル、老化防止剤、充填剤、可塑化剤、その他一般ゴム用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、かかる配合物は、一般的な方法で混練、加硫して組成物とし、加硫または架橋することができる。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。
【0015】
【実施例】
以下、実施例及び比較例によって本発明を更に説明するが、本発明の範囲をこれらの実施例に限定するものでないことは言うまでもない。
【0016】
実施例1〜4及び比較例1〜3
表Iに示した実施例及び比較例に使用した配合成分及び試験方法は以下の通りである。
【0017】
配合成分
NR(天然ゴム):SIR−20
cis−BR:Nipol BR1220(日本ゼオン製)
カオリナイト:エードプラスSP(水澤化学製)
セピオライト:Tクレー(日本タルク製)(SiO2 76.65%、Al2 O3 17.98%、MgO0.9%)
活性ベントナイト:ベンクレイMK−101(水澤化学製)
モンモリロナイト:ミズカエース(水澤化学製)
酸処理モンモリロナイト:ガレオンアース(水澤化学製)
カーボンブラック:N2 SA(m2 /g)が112、DBP吸油量(ml/100g)が112のISAF級カーボンブラック
シリカ:ニップシールAQ(日本シリカ工業製)
シランカップリング剤:ビス−(3−(トリエトキシシリル)−プロピル)テトラスルフィド
亜鉛華:亜鉛華3号
ステアリン酸:工業用ステアリン酸
老化防止剤:N−フェニル−N′−(1,3−ジメチルブチル)−p−フェニレンジアミン
ワックス:工業用パラフィンワックス
芳香族油:工業用アロマ系プロセスオイル
マイクロスフェア:マツモトマイクロスフェア−F100
硫 黄:5%油処理の粉末硫黄
加硫促進剤:N−tert−ブチル−2−ベンゾチアジルスルフェンアミド
【0018】
サンプルの調製
表Iに示す配合のうち、加硫促進剤と硫黄を除く成分を1.8リットルの密閉型ミキサーで3〜5分間混練し、165±5℃に達したときに放出したマスターバッチに加硫促進剤と硫黄を8インチのオープンロール混練し、ゴム組成物を得た。次に、この組成物を15×15×0.2cmの金型中で160℃で20分間プレス加硫して目的とする試験片(ゴムシート)を調製し、加硫物性としてアイススキッドレジスタンス(−1.5℃及び−3℃)を評価した。また加工性パラメーターを評価した。結果は表Iに示す。
【0019】
試験方法
アイススキッドレジスタンス:ブリティッシュ・ポータブル・スキッドテスターを用いて、氷上路面条件下(温度:−1.5℃及び−3℃)で測定し、標準例である比較例1の値を100として指数表示した。数値が大きいほど、氷上性能が優れていることを示す。
加工性パラメーター:ガーロックモールドでの加硫時に、2mm幅の溝が分散不良塊で埋まるかどうかの評価。1000回加硫して埋まらなければ○、1000回までに埋まってしまえば×とした。
【0020】
【表1】
【0021】
【発明の効果】
以上の通り、本発明に従えば、表Iのアイススキッドレジスタンスの結果から明きらかなように、氷上摩擦力を著しく高めることができ、例えばスタッドレスタイヤ用トレッドなどとして好適なタイヤ用ゴム組成物を得ることができる。
Claims (2)
- 天然ゴム及びガラス転移点Tgが−50℃以下の合成ゴムから選ばれた少なくとも1種のゴム成分100重量部に、イノケイ酸塩類を除く、平均粒子サイズが5〜2000μm、BET窒素吸着比表面積が60〜300m 2 /gである粘土鉱物粉体3〜50重量部を配合してなるタイヤ用ゴム組成物。
- 前記ジエン系ゴム100重量部に対し、熱により気化、分解または化学反応して気体を発生する液体または固体を封入した熱膨張性熱可塑性樹脂粒子1〜20重量部を更に含んでなる請求項1記載のタイヤ用ゴム組成物。
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