JP4414691B2 - ゴム組成物およびそれを用いたタイヤ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゴム組成物およびそれを用いたタイヤに関する。詳しくは、シリカおよびアロマオイルからなる混合物をあらかじめ配合したゴム組成物、およびこのゴム組成物をトレッドに用いたタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ウェットグリップ性能を向上させるために、シリカおよびシランカップリング剤を用いた配合が使用されている。この配合は、低温および低歪み領域での弾性率が低く、エネルギーロス（ｔａｎδ）が大きいと考えられている。また、シランカップリング剤を用いることで、シリカの分散が比較的良好なレベルで実現されているとも考えられている。
【０００３】
しかし、ウェットグリップ性能を究極まで追及する競技用タイヤなどの高性能タイヤでは、配合されるシリカ量が多く、また柔軟性を確保するために多量のアロマオイルを配合する必要がある。しかし、このことは混練りの際に、せん断をかけにくくし、シリカの分散に悪影響をおよぼす。
【０００４】
また、あらかじめ油展したスチレンブタジエン共重合体をゴム組成物に含ませることによって、タイヤの転がり抵抗特性、ウェットスキッド性能、耐摩耗性を改善することが知られている（特許文献１）。しかし、油展量に限界があり、競技用に用いる後入れのアロマオイルの分まで補うのは困難であるという問題点を有している。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−１９９７１２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、改善されたシリカ分散性、優れた柔軟性を有するゴム組成物、すなわち弾性率が低いゴム組成物を提供すること、および優れたウェットグリップ性能を有するタイヤを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、かさ比重１６０ｇ／ｌ以下のシリカをあらかじめアロマオイルとブレンドして得られた混合物を含むゴム組成物であって、該シリカの配合量がゴム組成物における補強剤の５０重量％以上であるゴム組成物に関する。
【０００８】
また、本発明は、前記ゴム組成物をトレッドに用いたタイヤに関する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明のゴム組成物は、シリカおよびアロマオイルからなる混合物を含む。
【００１０】
本発明のゴム組成物に含まれるゴム成分としては、天然ゴム（ＮＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、イソブチレン−イソプレンゴム（ＩＩＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）などがあげられる。これらのゴムは、単独で用いてもよく、あるいは２種以上組み合わせて用いてもよい。ゴム成分としてＳＢＲを含む場合、スチレン含量は３０〜５０％であることが好ましい。スチレン含量が３０％未満では、低温のｔａｎδが低すぎる傾向がある。また、５０％をこえると、低温で硬くなる傾向がある。
【００１１】
また、後入れオイルを少なくすることでシリカ分散を向上させる点から、ＳＢＲは油展されていることが好ましい。ゴム成分１００重量部に対して、ＳＢＲの３７．５重量部以上が油展されていることが好ましく、５０重量部以上が油展されていることがより好ましい。油展量が３７．５重量部未満では、シリカ分散が向上しない傾向がある。
【００１２】
シリカおよびアロマオイルからなる混合物は、それぞれ単独で混練りされるのではなく、あらかじめブレンドし、アロマオイルをシリカに充分吸着させておくことにより得られる。アロマオイルを吸着させておくことにより、シリカの分散性が改善される。具体的には、ニーダーによりシリカとアロマオイルを混練りすることにより、シリカおよびアロマオイルからなる混合物を製造することができる。
【００１３】
前記シリカとしては、湿式法によるシリカがあげられる。
【００１４】
シリカのかさ比重は、１６０ｇ／ｌ以下であり、好ましくは４０〜１６０ｇ／ｌである。かさ比重が４０ｇ／ｌ未満では、微粉すぎるため、シリカの飛散が多く、作業環境上好ましくない傾向がある。また、１６０ｇ／ｌをこえると、シリカ分散が良好に維持できない。
【００１５】
シリカのチッ素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）は、１００〜３００ｍ²／ｇであることが好ましく、１３０〜２８０ｍ²／ｇであることがより好ましい。Ｎ₂ＳＡが１００ｍ²／ｇ未満のシリカでは、補強効果が低い傾向がある。また、３００ｍ²／ｇをこえるシリカでは、分散性が低下し、ゴム組成物の発熱性が増大する傾向がある。
【００１６】
前記シリカの配合量は、前記混合物の２０〜５０重量％であることが好ましく、３０〜４０重量％であることがより好ましい。２０重量％未満では、アロマオイルが過剰で、加工しにくくなるうえに、ゴム練り時のシリカ分散が悪化する傾向がある。また、５０重量％をこえると、アロマオイルが少なすぎて、オイルがシリカの一部にのみ吸着され、シリカとオイルの混合比率の異なる部分ができてしまう傾向がある。
【００１７】
補強剤としてはシリカの他に、カーボンブラック、炭酸カルシウム、タルク、ハードクレー、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムなどを含むことができる。
【００１８】
ゴム成分中のシリカの配合量は、混合物中以外のシリカも含めて、前記補強剤の５０重量％以上、好ましくは５５重量％以上、より好ましくは６０重量％以上である。シリカの配合量が５０重量％未満では、ウェットグリップ性能が不充分となる。
【００１９】
カーボンブラックとしては、チッ素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が８０〜２８０ｍ²／ｇのものが好ましく、１００〜２００ｍ²／ｇのものがより好ましく用いられる。Ｎ₂ＳＡが８０ｍ²／ｇ未満では、耐摩耗性が低下する傾向があり、２８０ｍ²／ｇをこえると、転がり抵抗が増大する傾向がある。
【００２０】
カーボンブラックを含む場合、その配合量はゴム成分１００重量部に対して、５０重量部未満であり、好ましくは、４０重量部未満である。カーボンブラックの配合量が、５０重量部以上であると、シリカの、ウェットグリップ性能を向上させる効果が妨げられる傾向がある。
【００２１】
本発明のゴム組成物は、シランカップリング剤を含むことができる。シランカップリング剤としては、ビス（トリエトキシシリルプロピル）テトラサルファイド、ビス（トリエトキシシリルプロピル）ジサルファイド、トリエトキシシリルプロピルイソシアネート、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−（ポリエチレンアミノ）−プロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ’−ビニルベンジル−Ｎ−トリメトキシシリルプロピルエチレンジアミン塩などがあげられる。なかでも、ビス（トリエトキシシリルプロピル）テトラサルファイド、ビス（トリエトキシシリルプロピル）ジサルファイド、トリエトキシシリルプロピルイソシアネート、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシランが好ましく、ビス（トリエトキシシリルプロピル）ジサルファイドがさらに好ましい。
【００２２】
シランカップリング剤の配合量は、シリカの配合量の１〜２０重量％であることが好ましく、５〜１５重量％であることがより好ましい。シランカップリング剤の配合量が１重量％未満では、シランカップリング剤の配合効果が充分に得られない傾向がある。また、２０重量％をこえると、コストの割にカップリング効果が得られず、補強性、耐摩耗性が低下する傾向がある。
【００２３】
アロマオイルは、ゴム成分１００重量部に対して、油展オイルを含めて５０〜２００重量部配合されることが好ましく、８０〜１５０重量部配合されることがより好ましい。５０重量部未満であると、ウェットグリップ性能が不充分となる傾向がある。また、アロマオイルの配合量が２００重量部をこえると、耐摩耗性が著しく低下する傾向がある。
【００２４】
さらに、本発明のゴム組成物には、前記成分のほかに、ゴム工業で通常使用されている各種薬品、たとえば、硫黄などの加硫剤、各種加硫促進剤、各種軟化剤、各種老化防止剤、ステアリン酸、酸化防止剤、オゾン劣化防止剤などの添加剤を配合できる。
【００２５】
本発明のゴム組成物は、タイヤの各部材、たとえばタイヤトレッドに使用することができる。
【００２６】
本発明のタイヤは、本発明のゴム組成物を用いて通常の方法によって製造される。すなわち、必要に応じて前記各種薬品を配合した本発明のゴム組成物を、未加硫の段階でタイヤトレッドの形状に合わせて押し出し加工し、タイヤ成型機上にて通常の方法にて成形し、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してタイヤを得る。このようにして得られた本発明のタイヤは、改善されたシリカ分散性、優れた柔軟性を有し、かつ優れたウェットグリップ性能を有するものである。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２８】
以下に、実施例および比較例で用いた各種薬品について説明する。
スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）：旭化成（株）製のタフデン４３５０（４０％スチレン含有ＳＢＲ、５０重量部油展）
カーボンブラック：三菱化学（株）のダイヤブラックＡ（Ｎ１１０）（Ｎ₂ＳＡ：１３０ｍ²／ｇ）
シリカ１：日本シリカ工業（株）製のニプシルＡＱ（かさ比重：２６０ｇ／ｌ、Ｎ₂ＳＡ：２１０ｍ²／ｇ）
シリカ２：日本シリカ工業（株）製のニプシルＶＮ３（かさ比重：１４０ｇ／ｌ、Ｎ₂ＳＡ：２１０ｍ²／ｇ）
シリカ３：日本シリカ工業（株）製のニプシルＬＰ（かさ比重：７０ｇ／ｌ、Ｎ₂ＳＡ：２１０ｍ²／ｇ）
シランカップリング剤：デグサ社製のＳｉ２６６
シリカ／アロマオイル マスターバッチ１：ニプシルＡＱとアロマオイルを４０：６０の比率で、ニーダーにてプレブレンドしたもの
シリカ／アロマオイル マスターバッチ２：ニプシルＶＮ３とアロマオイルを４０：６０の比率で、ニーダーにてプレブレンドしたもの
シリカ／アロマオイル マスターバッチ３：ニプシルＬ３００（かさ比重：５０ｇ／ｌ、Ｎ₂ＳＡ：２１０ｍ²／ｇ）とアロマオイルを４０：６０の比率で、ニーダーにてプレブレンドしたもの
アロマオイル：ジャパンエナジー（株）製のプロセスＸ−２６０
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６ＰＰＤ：フレキシス社製のサントフレックス１３
ステアリン酸：日本油脂（株）製のステアリン酸桐
酸化亜鉛：三菱金属工業（株）製の酸化亜鉛２種
硫黄：鶴見化学（株）製の粉末硫黄
加硫促進剤ＣＢＳ：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＣＺ
加硫促進剤ＤＰＧ：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＤ
【００２９】
以下にゴム組成物の評価方法について説明する。
【００３０】
実施例１〜２および比較例１〜５
表１に示す各配合処方に従ってＢＲ型バンバリーにて混練り配合し、オープンロールで加硫系を練り込んだ。シートを貼りあわせてトレッドに整え、１０＊４．００−５のカート用タイヤを成型加硫した。シリカ分散用および粘弾性測定用には、モールドで厚さ２ｍｍのシートを加硫した。得られた加硫物について各特性の試験を行なった。結果を表１に示す。
【００３１】
（シリカ分散）
ミクロトームで薄膜作製したゴム組成物を使用して、透過式顕微鏡を用いて、未分散のシリカの割合を算出した。（１−（未分散シリカの容積）／（ゴムの容積）×１００）にて数値化し、未分散シリカは１３μｍ以上の固まりをカウントし、その投影面積から容積に換算（シリカ比重で割る）した。数値が大きいほど、シリカは分散されている。
【００３２】
（複素弾性率および損失正接）
複素弾性率（Ｅ＊）指数および損失正接（ｔａｎδ）指数は、（株）岩本製作所製粘弾性スペクトロメーターを用い、モールドで加硫された厚さ２ｍｍのシートから、３０ｍｍ（長さ）＊５ｍｍ（幅）＊２ｍｍ（厚み）に打ち抜いたサンプルを使用して、１０℃、１０％初期歪み、２％動歪みにて測定した。比較例１をそれぞれ１００として指数表示した。Ｅ＊指数においては数値が小さいほど、ｔａｎδ指数は数値が大きいほど良好である。
【００３３】
（ウェットグリップ性能）
ウェットグリップ性能は、１周約５００ｍのサーキットを５周走行した際の官能評価により判定した。比較例１を１００として指数表示した。数値が大きいほど良好である。
【００３４】
【表１】

【００３５】
実施例１および実施例２では、シリカの分散性は優れており、弾性率（Ｅ＊）が低く、エネルギーロス（ｔａｎδ）が大きく、かつウェットグリップ性能に優れていることがわかった。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、シリカ分散が改善され、柔軟性に優れた、すなわち弾性率が低いゴム組成物が得られ、そのウェットグリップ性能は非常に良好なゴム組成物を提供することができる。

Claims (1)

1. かさ比重１６０ｇ／ｌ以下のシリカをあらかじめアロマオイルとブレンドして得られた混合物を含むゴム組成物であって、該シリカの配合量がゴム組成物における補強剤の５０重量％以上であるゴム組成物をトレッドに用いたタイヤ。