JP5403397B2 - タイヤトレッド用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤ - Google Patents
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Description
ゴム成分としては、とくに制限されるわけではないが、天然ゴム(NR)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、ブタジエンゴム(BR)、ブチルゴム(IIR)、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)、イソプレンゴム(IR)、エチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM)、クロロプレンゴム(CR)などがあげられ、これらのゴム成分は単独で用いてもよく、2種以上を組み合せて用いてもよい。なかでも、タイヤトレッド用ゴムとして十分な強度を有し、優れた耐摩耗性を示すことから、NR、SBRまたはBRなどを用いることが好ましく、SBRを用いることがより好ましい。
本発明で、磁性体粉末とは、磁性を有する一般的な粉末である。
<MR流体>
本発明で、MR流体とは、媒体となる液体中に強磁性金属微粒子を高濃度で分散させたスラリーで、外部磁場の影響で、磁化された強磁性金属微粒子同士が強く引き付け合うため、スラリーの粘度が高くなるものである。
MR流体に含まれる強磁性金属微粒子の平均粒子径は、摩耗性能に優れるという理由から、0.5μm以上であることが好ましく、1.0μm以上であることがより好ましい。また、MR流体に含まれる強磁性金属微粒子の平均粒子径は、高充填に優れるという理由から、50μm以下であることが好ましく、40μm以下であることがより好ましい。
本発明に用いられる圧電素子は、振動エネルギーを電気エネルギーに変換する機能を果たすものである。このような圧電素子としては、圧電セラミックスまたは圧電性ポリマーなどが使用される。具体的には、BaTiO3、(Ba、Pb)TiO3、(Ba、Ca)TiO3、(K、Na)NbO3、(K、Li)NbO3、Pb(Zr、Ti)O3(すなわちPZT)、複合ペロブスカイトを配合したPZT、PLZT(LaをドープしたPZT)、Bi4Ti3O12、LiNbO3、LiTiO3などのほか、ZnO、AlN、PbTiO3などの圧電セラミックス、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデンとトリフルオロエチレンとの共重合体、ビニリデンシアナイドと酢酸ビニルとの共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、ヨウ素化ポリ酢酸ビニルなどのほか、ポリウレアなどの高分子圧電体などがある。
本発明は、さらに水素結合を含む化合物および/またはイオン結合を含む化合物を含有することが好ましい。水素結合を含む化合物および/またはイオン結合を含む化合物とは、歪みや熱などの外部からの刺激を結合エネルギーロスに換えることができる化合物である。水素結合を有する化合物をゴム組成物に配合することで、中温条件(30〜50℃)下でのグリップ性能を向上させることができ、イオン結合を有する化合物をゴム組成物に配合することで、高温条件(100℃前後)下でのグリップ性能を向上させることができる。
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、さらに補強用充填剤を含有することができる。補強用充填剤は単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。補強用充填剤としては、たとえばカーボンブラック、シリカ、炭酸カルシウム、酸化マグネシウムなどがあげられるが、補強効果が大きいという理由からカーボンブラックが好ましい。
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、さらに老化防止剤を含有することが好ましい。
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、さらに軟化剤を含有することが好ましい。
加硫剤としては、有機過酸化物もしくは硫黄系加硫剤を使用できる。有機過酸化物としては、たとえば、ベンゾイルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、t−ブチルクミルパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキシン−3あるいは1,3−ビス(t−ブチルパーオキシプロピル)ベンゼン等を使用することができる。また、硫黄系加硫剤としては、たとえば、硫黄、モルホリンジスルフィドなどを使用することができる。これらの中では硫黄が好ましい。
加硫促進剤としては、スルフェンアミド系、チアゾール系、チウラム系、チオウレア系、グアニジン系、ジチオカルバミン酸系、アルデヒド−アミン系またはアルデヒド−アンモニア系、イミダゾリン系、もしくは、キサンテート系加硫促進剤のうち少なくとも一つを含有するものを使用することが可能である。
加硫助剤としては、ステアリン酸、酸化亜鉛(亜鉛華)などを使用することができる。
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物には、前記成分の他にオゾン劣化防止剤などの添加剤を配合することができる。
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、まずゴム成分と磁性体粉末を混合し、可塑剤であるオイルを配合する工程でMR流体を配合することにより得ることができる。このような工程で製造することにより、ゴム成分とオイルの両方に磁性体を分散させることができる。
本発明のタイヤは、本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物を用いて通常の方法で製造される。すなわち、必要に応じて前記添加剤を配合した本発明タイヤトレッド用ゴム組成物を、未加硫の段階でタイヤの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で成形することにより、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、空気入りタイヤを得ることができる。
(タイヤトレッド用ゴム組成物の作製)
表1および表2に示す配合処方にしたがい、バンバリーミキサーを用いて、硫黄および加硫促進剤以外の薬品を150℃の条件下で3分間混練りし、混練り物を得た。次に、得られた混練り物に硫黄および加硫促進剤を添加し、オープンロールを用いて、100℃の条件下で5分間練り込み、未加硫ゴム組成物を得た。
加硫ゴムシートをトルエンに25℃で24時間浸漬し、浸漬前後の体積変化率(SWELL)を測定した。測定値が大きいほど、架橋度が小さく、かつばらつきが大きく好ましくないことを示す。
(株)岩本製作所製の粘弾性スペクトロメータを用いて、初期歪10%、動歪2%および周波数10Hzの条件下で、40℃および100℃における加硫ゴムシートの物性(複素弾性率E’(単位:MPa)および損失tanδ)を測定した。なお、E’が大きいほど剛性に優れている事を示し、tanδが大きいほどグリップ性が高く、グリップ性能に優れていることを示す。
JIS K 6251「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム―引張特性の求め方」に準じて、前記加硫ゴムシートからなる3号ダンベル型ゴム試験片を用いて評価を行なった。この試験により、各加硫ゴムシートについて、300%伸長時応力(M300)を測定した。実施例1、比較例1〜6は比較例1のM300を100とし、実施例2〜4、比較例7〜9、11は比較例7のM300を100として、下記計算式により、それぞれ指数表示した。引張強度指数が大きいほど、耐アブレージョン摩耗性能が向上していることを示す。
(実車評価)
未加硫ゴムシートをトレッド形状に成形して、他のタイヤ部材と貼り合わせ、170℃の条件下で12分間プレス加硫することにより、11×7.10−5サイズのカート用タイヤを作製した。
カーボンブラック:三菱化学(株)製のダイヤブラックA(N110、チッ素吸着比表面積:130m2/g)
老化防止剤6C:フレキシス社(株)製のサントフレックス13
老化防止剤224:フレキシス社(株)製のノクラック224
ステアリン酸:日本油脂(株)製のステアリン酸
酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)製の酸化亜鉛2種
アロマオイル:ジャパンエナジー(株)製のプロセスX−260
レジン:日本石油化学(株)製のネオポリマー140
窒素化合物:四国化成工業(株)製のキュアゾール2MZ(2−メチルイミダゾール)
酸:4,4’−ブチリデンビス−(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)
酢酸マグネシウム:キシダ化学(株)製の酢酸マグネシウム
磁性体粉末:戸田工業(株)製のフェライト粉末FH−800(平均粒子径:1.2μm、N2SA:2.2m2/g、圧縮密度:3.1g/m3、磁束密度:1680G)
MR流体:ジグマハイケミカル製のE−600(強磁性金属微粒子:鉄(平均粒子径:10μm、含有量85質量%)、媒体:ポリαオレフィン)
圧電素子:呉羽化学(株)製のポリフッ化ビニリデン(平均粒径:5μm、キュリー温度:120℃、圧電定数:7.0×10-2Vm/N)
硫黄:鶴見化学(株)製の粉末硫黄
加硫促進剤:大内新興化学工業(株)製のノクセラーNS
(評価結果)
[実施例1、比較例1〜6]
実施例1は、磁性体粉末、MR流体、水素結合を含む化合物(窒素化合物と酸)およびイオン結合を含む化合物(酢酸マグネシウム)を含むゴム組成物およびそれを用いたタイヤである。磁性体粉末、MR流体、水素結合を含む化合物およびイオン結合を含む化合物のいずれも含まない比較例1に比べて中温時(40℃)、高温時(100℃)ともに剛性、グリップ性に優れている。さらにタイヤについては、後半グリップ性能が非常に優れている。
実施例2は磁性体粉末、MR流体、水素結合(窒素化合物と酸)を含む化合物およびイオン結合(酢酸マグネシウム)を含む化合物を含むゴム組成物およびそれを用いたタイヤである。比較例7に比べて中温時(40℃)、高温時(100℃)ともに剛性、グリップ性に優れている。さらにタイヤについては、後半グリップ性能が優れている。摩耗外観は
同等である。
Claims (4)
- ゴム成分100質量部に対して磁性体粉末を1〜30質量部、MR流体を1〜30質量部含有するタイヤトレッド用ゴム組成物。
- さらに、前記ゴム成分100質量部に対して圧電素子を1〜30質量部含有する請求項1記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
- さらに、前記ゴム成分100質量部に対して水素結合を含む化合物および/またはイオン結合を含む化合物を合計0.1〜20質量部含有する請求項1または2に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
- 請求項1〜3いずれか1つに記載のタイヤトレッド用ゴム組成物を用いたトレッドを有する空気入りタイヤ。
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