JP4635627B2 - タイヤトレッド用ゴム組成物 - Google Patents

Description

本発明はタイヤトレッド用ゴム組成物に関し、更に詳しくはウェット性能、転がり抵抗及び硬度の温度依存性に優れたタイヤトレッド用ゴム組成物に関する。

従来からウェット性能と低転がり抵抗性を両立させる目的でゴム組成物中にシリカを配合することが行われており（特許文献１参照）、特にカーボンブラック／シリカ配合系コンパウンドについては、その配合量の調整によりドライ／ウェット性能と低転がり抵抗性を高次にバランスさせることが試みられている（例えば特許文献２参照）。しかしながら、この技術には路面温度の変化に対する硬度の温度依存性のために操縦安定性に変化が生じたり、更に環境対策としての更なる低転がり抵抗への改善が求められている。

ヨーロッパ特許第０２９９０７４号 特開平８−２２５６８４号公報

従って、本発明の目的は、タイヤのウェット性能を保持しながら、路面温度に対する硬度変化が少なくかつ転がり抵抗を更に低減したゴム組成物を提供することにある。

本発明に従えば、ジエン系ゴムに対し、補強剤として、シリカ及びカーボンブラックを配合してなるタイヤトレッド用ゴム組成物において、シリカとカーボンブラックの配合比（シリカ：カーボンブラック）が５：９５〜９５：５（重量比）で、前記カーボンブラックが以下の特性：
３５≦ＤＢＰ吸収量（cm³／１００ｇ）＜７０、
Ｎ₂ＳＡ／ＩＡ≧１．１０及び
６．０≦pH≦８．０
を有するものであるタイヤトレッド用ゴム組成物が提供される。

ウェット性能を確保した上で、路面温度に対する硬度変化が少なく、且つ転がり抵抗を低減したタイヤトレッド用ゴム組成物が得られる。

本発明者らは、シリカと同等の性能を発揮できるカーボンブラックの開発を行っている過程で、シリカのゴム中での補強（凝集）構造に着目し、カーボンブラックを低ストラクチャー化し、同時に凝集体の表面形状及び性状を変更して評価を実施している中で、Ｎ₂ＳＡ／ＩＡ比率が高いカーボンブラックを使用することにより、タイヤ用ゴム組成物の物性改善が達成し得ることを確認した。

本発明に従ったゴム組成物に配合されるジエン系ゴムとしては、タイヤ、特にタイヤトレッド用ゴム組成物に配合することができる任意のジエン系ゴムとすることができ、具体的には、例えば各種天然ゴム（ＮＲ）、各種ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、各種スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、各種ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、各種スチレン−イソプレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＩＢＲ）、各種アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム（ＮＢＲ）、各種エチレン−プロピレン−ジエン共重合体ゴム（ＥＰＤＭ）、各種クロロプレンゴム（ＣＲ）、各種ブチルゴム（ＩＩＲ）などのジエン系ゴムをあげることができ、これらは単独又は任意のブレンドとして使用することができる。

本発明に従えば、補強剤として、シリカ及びカーボンブラックを、そのシリカとカーボンブラックの配合比が５：９５〜９５：５（重量比）、好ましくは１５：８５〜８５：１５（重量比）となるように配合する。かかる配合において、シリカの使用量が少な過ぎると（即ちカーボンブラックの使用量が多過ぎると）、ウェット性能及び転がり抵抗性が低下しすぎるので好ましくなく、逆にシリカの使用量が多過ぎると（即ちカーボンブラックの使用量が少な過ぎると）、ドライ性能の低下が著しくなるので好ましくない。なお、カーボンブラックとシリカとの合計使用量は耐摩耗性と低転がり抵抗性の観点から、ジエン系ゴム１００重量部当り３０〜１５０重量部であるのが好ましく、５０〜１２０重量部であるのが更に好ましい。

本発明において使用するカーボンブラックは以下の特性を満足するものでなければならない。
３５≦ＤＢＰ吸収量（cm³／１００ｇ）＜７０、好ましくは５０≦ＤＢＰ吸収量≦６８
Ｎ₂ＳＡ／ＩＡ≧１．１０、好ましくはＮ₂ＳＡ／ＩＡ≧１．２８
６．０≦pH≦８．０、好ましくは６．５≦pH≦７．５
ここでＤＢＰ吸収量はＪＩＳ Ｋ６２１７に準拠して測定したものであり、Ｎ₂ＳＡ（窒素吸着比表面積）はＪＩＳ Ｋ６２１７に準拠して測定したものであり、ＩＡ（ヨウ素吸着量）はＪＩＳ Ｋ６２１７に準拠して測定したものである。pHはＪＩＳ Ｋ６２２１に準拠して測定した値である。

本発明において使用する前記特性を有するカーボンブラックのＤＢＰ吸収量が低過ぎるのは実用上製造するのが難しいので好ましくなく、逆に高過ぎると硬度の温度依存性が大きくなるので好ましくない。同じくＮ₂ＳＡ／ＩＡの比が低過ぎると補強性が低下し、強度や耐摩耗性の点で好ましくない。更にカーボンブラックのpHが低過ぎると加硫速度が遅延し、逆に高過ぎると加硫速度が速くなり、スコーチしやすくなるため好ましくない。

本発明において使用するシリカはタイヤ用、特にタイヤトレッド用ゴム組成物に配合することのできる任意のシリカとすることができ、沈降法シリカ及び乾式シリカなどを用いることができる。

本発明に係るゴム組成物には、前記した必須成分に加えて、加硫又は架橋剤、加硫又は架橋促進剤、各種オイル、老化防止剤、可塑剤などのタイヤ用、その他一般ゴム用に一般的に配合される各種添加剤を配合することができ、かかる添加剤は一般的な方法で混練して組成物とし、加硫又は架橋するのに使用することができる。これらの添加剤の配合量は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。

以下、実施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いうまでもない。

標準例１、実施例１〜３及び比較例１〜３
サンプルの調製
表Ｉに示す配合において、加硫促進剤と硫黄を除く成分を１．７リットルの密閉型ミキサーで５分間混練し、マスターバッチを得た。このマスターバッチに加硫促進剤と硫黄をオープンロールで混練し、ゴム組成物を得た。

次に得られたゴム組成物を１５×１５×０．２cmの金型中で１６０℃で２０分間加硫して加硫ゴムシートを調製し、以下に示す試験法で加硫ゴムの物性を測定した。結果は表Ｉに示す。

ゴム物性評価試験法
ｔａｎδ及びＥ’は東洋精機製作所製の粘弾性スペクトロメーターを用い、０℃及び６０℃で伸張変形歪率１０±２％、振動数２０Hzの条件で測定した。結果はいずれも標準例１の値を１００として指数表示した。ｔａｎδ（０℃）はウェット性能の指標でその値が大きいほど良好であることを示し、ｔａｎδ（６０℃）は転がり抵抗の指標でその値が小さいほど良好であり、ΔＥ’（０℃−６０℃）は硬度の温度変化の指標でその値が小さいほど良好であることを示す。

表Ｉ脚注
＊１：日本ゼオン（株）製ＮＩＰＯＬ ９５２８Ｒ（３７．５phr油展、Ｔｇ＝−３５℃）
＊２：日本ゼオン（株）製ＮＩＰＯＬ １２２０（Ｔｇ＝−１０１℃）
＊３：東ソー・シリカ（株）製ニップシールＡＱ
＊４：東海カーボン（株）製シースト３Ｈ

＊５：カーボンブラック試作品１〜４は、炉頭部に接線方向空気供給口と炉軸方向に装着された燃焼バーナー及び原料油噴霧ノズルを備える燃焼室（直径４００mm、長さ５００mm）を設け、該燃焼室と同軸的に連結する前段狭径反応室（直径１８０mm、長さ５００mm）、後段反応室（直径１５０mm、長さ１０００mm）及び引き続く広径反応室（直径３００mm）とから構成されたオイルファーネス炉を用い、発生条件を変えて特性の異なるカーボンブラックを製造した。それぞれのカーボンブラックの特性は表Ｉに示す通りである。

＊６：正同化学工業（株）製酸化亜鉛３種
＊７：日本油脂（株）製ステアリン酸
＊８：ＦＬＥＸＳＹＳ製老化防止剤（Ｓａｎｔｏｆｌｅｘ ６ＰＰＤ）
＊９：富士興産（株）製アロマオイル
＊１０：（株）軽井沢精錬所製硫黄
＊１１：ＦＬＥＸＳＹＳ製加硫促進剤ＳＡＮＴＯＣＵＲＥ

本発明のゴム組成物は、以上の通り、ウェット性能を確保した上で、路面温度に対する硬度変化が少なくかつ転がり抵抗を低減させることができるので、タイヤトレッド用ゴム組成物として有用である。

Claims (2)

1. ジエン系ゴムに対し、補強剤として、シリカ及びカーボンブラックを配合してなるタイヤトレッド用ゴム組成物において、シリカとカーボンブラックの配合比（シリカ：カーボンブラック）が５：９５〜９５：５（重量比）で、前記カーボンブラックが以下の特性：
   ３５≦ＤＢＰ吸収量（cm³／１００ｇ）＜７０、
   Ｎ₂ＳＡ／ＩＡ≧１．１０及び
   ６．０≦pH≦８．０
   を有するものであることを特徴とするタイヤトレッド用ゴム組成物。
2. ジエン系ゴム１００重量部に対するシリカ及びカーボンブラックの合計配合量が３０〜１５０重量部である請求項１に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。