JP5086557B2 - ゴム組成物及びそれを用いた空気入りタイヤ - Google Patents
ゴム組成物及びそれを用いた空気入りタイヤInfo
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Description
例えば、ドライ・グリップ性を高めるために、乳化重合により得られるスチレン−ブタジエンゴムを用いる手法が提案されているが(特許文献1参照)、ガラス転移点を高くするとドライ・グリップ性は改善されるものの、低温柔軟性が低下し、一方、ガラス転移点を低くすると低温柔軟性は改善されるものの、ドライ・グリップ性(乾燥路面でのグリップ性)が低下してしまい、依然として、双方の特性を両立させることは困難であった。
また、カーボンブラックやシリカ等の充填材の種類の変更や増量、また、オイル等の軟化剤の減量等によりドライ・グリップ性を改良する試みもなされている。
例えば、特許文献2においては、スチレン−ブタジエンゴム主体のゴム成分に、表面処理されたシリカ及びカーボンブラックを配合しドライ・グリップ性を高める手法が提案されている。
しかしながら、これらの手法も、低温柔軟性の低下や未加硫ゴムの粘度上昇による作業性の悪化を招くという問題点があった。
そこで、スタッドレス用タイヤ、オールシーズン用タイヤ等の低温柔軟性とドライ・グリップ性の両立を達成する技術が要望されていた。
すなわち、本発明の要旨は下記のとおりである。
1.ゴム成分中、天然ゴムを30質量%以上含有するゴム組成物において、天然ゴムを解重合して得られる重量平均分子量が60000〜150000である液状天然ゴムを含有することを特徴とするゴム組成物。
2.液状天然ゴムと天然ゴムとの質量比(液状天然ゴム/天然ゴム)が(10/100)〜(100/100)である上記1に記載のゴム組成物。
3.液状天然ゴムが、天然ゴムラテックスにカルボニル化合物を添加し、空気酸化されることにより製造される上記1又は2に記載のゴム組成物。
4.液状天然ゴムが、更に、ラジカル発生剤の存在下で空気酸化されることにより製造される上記3に記載のゴム組成物。
5.カルボニル化合物が、アルデヒド類及び/又はケトン類である上記3又は4に記載のゴム組成物。
6.ラジカル発生剤が、過酸化物系ラジカル発生剤、レドックス系ラジカル発生剤及びアゾ系ラジカル発生剤からなる群から選ばれる上記4に記載のゴム組成物。
7.ゴム成分100質量部に対して、充填材を20〜100質量部含有する上記1〜6のいずれかに記載のゴム組成物。
8.上記1〜7のいずれかに記載のゴム組成物を用いてなる空気入りタイヤ。
また、天然ゴムを解重合して得られる液状天然ゴムの重量平均分子量が60000〜150000であることを要するのは、重量平均分子量が60000未満であるとドライ・グリップ性が低下するからであり、重量平均分子量が150000を超えると低温柔軟性が低下するからである。
さらに、液状天然ゴムと天然ゴムとの質量比(液状天然ゴム/天然ゴム)が(10/100)〜(100/100)の範囲内であることが好ましく、10/100)〜(80/100)の範囲内であることがより好ましく、10/100)〜(60/100)の範囲内であることが更に好ましく、10/100)〜(40/100)の範囲内であることが特に好ましい。
また、この液状天然ゴムは比較的重量平均分子量が高く、ポリマーとして架橋するので、軟化剤としての各種オイルと置換して使用した場合、加硫後はゴム組成物の貯蔵弾性率(E')を高め、ドライ・グリップ性を改良することができる。
以上のようにして、本発明のゴム組成物の低温柔軟性とドライ・グリップ性の両立が達成できることとなる。
例えば、特許文献3では、有機溶剤に1〜30重量%の割合で溶解した天然ゴムを金属系酸化触媒の存在下で空気酸化して得られる。
ここで、空気酸化を促進するために用いられる金属系酸化触媒の好適な金属種はコバルト、銅、鉄等であり、これらの塩化物や有機化合物との塩や錯体が用いられる。なかでも塩化コバルト、コバルトアセチルアセトナート、ナフテン酸コバルト等のコバルト系触媒が好適である。
そして、有機溶媒としては、それ自体がゴムと反応せず、また容易に酸化されることがなく、ゴムを溶解するものであれば良く、種々の炭化水素系溶媒、芳香族炭化水素系溶媒、有機ハロゲン系溶媒等が好適に用いられる。炭化水素系溶媒としては、例えばヘキサン、ガソリンなどが使用可能である。芳香族炭化水素系溶媒としては、例えばトルエン、キシレン、ベンゼンなどが使用可能である。有機ハロゲン系溶媒としては、例えばクロロホルム、ジクロロメタンなどが使用可能である。中でも芳香族炭化水素系のトルエンを用いるのが好適である。また、それらとアルコール等との混合溶媒を用いることも可能である。
天然ゴムラテックスに添加するカルボニル化合物は、ゴム分に関係なくラテックス容量に対して20容量%(V/V%)以下、好ましくは1〜10容量%となるように添加するのが適当である。カルボニル化合物の濃度が上記範囲を超えても問題はないが、反応性を高めないばかりか、経済的に不利である。
ここで、カルボニル化合物の好適な例としては、種々のアルデヒド類、ケトン類等があげられる。
反応後、反応生成物を反応液から分離し精製する。例えば、反応後の反応液に塩溶液を適量添加し凝固させた後、精製する。
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物に用いる充填材として、カーボンブラック及びシリカが好ましい。カーボンブラックの窒素吸着比表面積(N2SA)は70〜160m2/gであることが好ましい。好適なカーボンブラックとしては、HAF、IISAF、ISAF、SAF等のファーネス・カーボンブラックが挙げられる。また、シリカとしては、例えば湿式シリカ(含水ケイ酸)、乾式シリカ(無水ケイ酸)、ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム等が挙げられるが、中でも破壊特性の改良効果並びにドライ・グリップ性の両立効果が最も顕著である湿式シリカが好ましい。そして、シリカの窒素吸着比表面積(N2SA)は100〜500m2/gであることが好ましい。好適な湿式シリカとしては、東ソー・シリカ(株)製のAQ、VN3、LP、NA等、デグッサ社製のウルトラジルVN3(N2SA:210m2/g)等が挙げられる。
ここで、天然ゴムと液状天然ゴムは、充填材等との混練り時に別々に投入してもよいし、充填材等との混練り時より前の段階で天然ゴム中に液状天然ゴムを混入させてもよい。
また、天然ゴム製造工程中で、天然ゴム中に液状天然ゴムを混入させてもよい。
なお、液状天然ゴムの重量平均分子量(Mw)並びに、加硫後のゴム組成物の低温柔軟性、ドライ・グリップ性及び破壊特性は、下記の方法に従って測定した。
1.液状天然ゴムの重量平均分子量(Mw)
GPCを用い、ポリスチレン換算にてMwを求めた。
2.低温柔軟性
上島製作所製、スペクトロメーター(動的粘弾性測定試験機)を用い、周波数52Hz、初期歪10%、測定温度−20℃、動歪1%で、動的貯蔵弾性率〔E'( −20℃)〕を測定し、E'測定値の逆数を低温柔軟性の尺度とした。比較例1のE'測定値の逆数を100として、各実施例及び比較例のE'測定値の逆数を指数表示した。数値が高い程、低温柔軟性が高い。
3.ドライ・グリップ性
スペクトロメーター(前出)を用い、周波数52Hz、初期歪10%、測定温度30℃、動歪1%でE’(30℃)を測定し、比較例1のE’を100として指数表示した。指数の値が大きいほど、ドライ・グリップ性が良好である。
天然ゴムのフィールドラテックスを、ラテックスセパレーター(斎藤遠心工業製)を用いて回転数7500rpmで遠心分離することにより乾燥ゴム濃度60質量%の濃縮ラテックスを得た。このラテックス1000gを、撹拌機及び温調ジャケットを備えたステンレス製反応容器に投入し、1000gの水を加えた。その後、過硫酸カリウム30g、プロピオンアルデヒド10gを添加し、空気の存在下に70℃で6時間撹拌しながら反応させることで解重合による液状天然ゴムラテックスを得た。これにギ酸を添加してpHを4.7に調整することにより、液状天然ゴムラテックスを水系から分離した。このようにして得た分離物を2−プロパノールで洗浄し、真空乾燥機により80℃で15時間乾燥して液状天然ゴムAを得た。上記条件で反応時間を5時間、3時間、1時間と変更することによって液状天然ゴムB、C、Dを得た。これらの液状天然ゴムの重量平均分子量(Mw)を表1に示す。
表2に示す配合処方により5種類のゴム組成物をバンバリーミキサーにより混練りして調製した。
各ゴム組成物を、145℃、33分間の条件で加硫し、加硫ゴムについて低温柔軟性及びドライ・グリップ性を評価した。結果を表3に示す。
比較例2のゴム組成物は低温柔軟性を同等に維持したが、ドライ・グリップ性を低下させた。
Claims (8)
- ゴム成分中、天然ゴムを50質量%以上含有するゴム組成物において、天然ゴムを解重合して得られる重量平均分子量が60000〜150000である液状天然ゴムを含有することを特徴とするタイヤトレッド用ゴム組成物。
- 液状天然ゴムと天然ゴムとの質量比(液状天然ゴム/天然ゴム)が(10/100)〜(100/100)である請求項1に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
- 液状天然ゴムが、天然ゴムラテックスにカルボニル化合物を添加し、空気酸化されることにより製造される請求項1又は2に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
- 液状天然ゴムが、更に、ラジカル発生剤の存在下で空気酸化されることにより製造される請求項3に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
- カルボニル化合物が、アルデヒド類及び/又はケトン類である請求項3又は4に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
- ラジカル発生剤が、過酸化物系ラジカル発生剤、レドックス系ラジカル発生剤及びアゾ系ラジカル発生剤からなる群から選ばれる請求項4に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
- ゴム成分100質量部に対して、充填材を20〜100質量部含有する請求項1〜6のいずれかに記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
- 請求項1〜7のいずれかに記載のタイヤトレッド用ゴム組成物を用いてなる空気入りタイヤ。
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