JP5569191B2

JP5569191B2 - サイドトレッド用ジエン系ゴム組成物

Info

Publication number: JP5569191B2
Application number: JP2010150857A
Authority: JP
Inventors: 宏之斎藤
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2010-07-01
Filing date: 2010-07-01
Publication date: 2014-08-13
Anticipated expiration: 2030-07-01
Also published as: JP2012012513A

Description

本発明は、サイドトレッド用ジエン系ゴム組成物に関する。さらに詳しくは、空気入りタイヤの操縦安定性を向上せしめるサイドトレッド用ジエン系ゴム組成物に関する。

近年、乗用車の高性能化が進み、空気入りタイヤにはさらなる操縦安定性の向上が求められている。そのための対策として、従来から使用されているカーボンブラックの配合量を増加させたり、ブタジエンゴムの種類を変更したりして対応している(特許文献１参照)。しかしながら、カーボンブラックの配合量を増加させると、粘度が高くなって加工性が損なわれるようになり、またブタジエンゴムの種類を変更し、硬さを上げると、発熱性が悪化して燃費性が損なわれるようになる。

特許文献２には、天然ゴムおよびブタジエンゴムよりなるジエン系ブレンドゴム等のゴム成分100重量部に対して、平均粒子径が10〜100μmである平板状天然鉱石、例えばアスペクト比20〜500のセリサイト、マスコバイト、フロゴバイト、カオリナイトまたはタルクを5〜50重量部含有させたサイドウォール用ゴム組成物が記載されており、これは低空気透過性にすぐれていると述べられている。

また、特許文献３には、40〜100重量％のハロブチルゴムと60〜0重量％の他のゴム、すなわちブチルゴム、ポリブタジエン、スチレン-ブタジエン共重合体、3,4-ポリイソプレン、シス-1,4-ポリイソプレン、天然ゴム、スチレン-イソプレン共重合体およびスチレン-イソプレン-ブタジエン3元共重合体からなる群から選択されたゴムとからなるゴム100重量部に対して、BET表面積が10〜40m²/gであり、レーザー回折法で測定された平均粒径(D₅₀)が4〜8μmであり、扁平指数が3〜15である薄片化されたタルク5〜70重量部およびCTAB表面積が10〜25m²/gであり、DBP数が50〜160ml/100gのカーボンブラック10〜100重量部を含むゴム組成物が記載されており、このゴム組成物は良好な気密性、改善された耐引裂き性および耐疲労性を有するので、空気入りタイヤのインナーライナーを形成させるのに有効であると述べられている。

特開２００４−１０６７９６号公報特開２００３−２９２６８５号公報特表２００８−５２８７３９号公報ＵＳＰ６，３４８，５３６Ｂ１

本発明の目的は、空気入りタイヤの操縦安定性を向上せしめるサイドトレッド用ジエン系ゴム組成物を提供することにある。

かかる本発明の目的は、天然ゴム30〜70重量％およびブタジエンゴム70〜30重量％よりなるジエン系ブレンドゴム100重量部に対し、カーボンブラックおよびシリカの少なくとも一種25〜50重量部および下記式で定義される扁平係数A
A＝(レーザー回折法での平均粒子径−遠心沈降法での平均粒子径)
／(遠心沈降法での平均粒子径)
の値が3〜7である扁平状タルク10〜30重量部を配合してなるサイドトレッド用ジエン系ゴム組成物によって達成される。

本発明に係るサイドトレッド用ジエン系ゴム組成物は加工性にすぐれ、それから成形および加硫されたサイドトレッド部を有する空気入りタイヤは、損失正接Tanδ(60℃)の指数値で示される転がり抵抗を悪化させずに、20℃での硬さの指数値で示される操縦安定性を著しく改善することができる。

サイドトレッド用ジエン系ゴム組成物のジエン系ゴムとしては、天然ゴム30〜70重量％、好ましくは35〜45重量％およびブタジエンゴム70〜30重量％、好ましくは65〜55重量％よりなるジエン系ブレンドゴムが用いられる。天然ゴムがこれ以上の割合で用いられると、操縦安定性に若干の改善がみられるものの、押出時の加工性が著しく悪化するようになる。一方、これ以下の割合で天然ゴムが用いられると、混合時の加工性が悪化するようになる。

ブタジエンゴムは、ビニル・シスブタジエンゴムであってもよい。ビニル・シスブタジエンゴムは、高シスポリブタジエンゴムと高結晶性シンジオタクチックポリブタジエン樹脂の複合体(シンジオタクチック‐1,2‐ポリブタジエンで変性したシス‐1,4‐ポリブタジエン：VCR)であり、これは市販品、例えば宇部興産製品UBEPOL-VCR412、UBEPOL-VCR617、UBEPOL-VCR450、UBEPOL-VCR800などをそのまま用いることができる。

このジエン系ブレンドゴム100重量部当り、カーボンブラックおよびシリカの少なくとも一種25〜50重量部、好ましくは35〜45重量部および扁平係数Aの値が3〜7である扁平状タルク10〜30重量部、好ましくは20〜25重量部が配合される。

カーボンブラックとしては、FEF級グレード、GPF級グレードであるものが好んで用いられ、またシリカとしては、タイヤ用ゴム組成物に通常使用されているシリカであれば、特に制限されることなく用いられるが、例えば湿式法シリカ、乾式法シリカなどが好んで用いられる。シリカが用いられる場合には、シリカに対して約5〜10重量％程度の量のシリカ分散剤を用いることが好ましい。シリカ分散剤としては、例えばビス(3-トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド等が用いられ、実際には市販品である日本ユニカー製品A-1289、エボニックデグサジャパン製品Si69等がそのまま用いられる。

カーボンブラック、シリカの配合割合がこれよりも多くなると、転がり抵抗が悪化するようになり、一方これよりも少ない割合でカーボンブラック、シリカが用いられると、操縦安定性が低下するようになる。

扁平状タルクとしては、下記式で定義される扁平係数Aの値が3〜7、好ましくは3.5〜5.5であるものが用いられる。
A＝(レーザー回折法での平均粒子径−遠心沈降法での平均粒子径)
／(遠心沈降法での平均粒子径)

ここで、レーザー回折法での平均粒子径は、コヒーレント光のレーザー回折によって測定される平均粒子径(D₅₀；粒子径分布で50％のものの粒子径)であり、沈降法での平均粒子径は例えば独マイクロメリテックス計器社製セディグラフ5100粒子径測定装置で測定される。かかる扁平係数Aを有するタルクの調製は、例えば特許文献４に記載されている。

扁平係数Aが3〜7の範囲外のタルクを使用すると、操縦安定性、転がり抵抗共に改善がみられなくなる。また、ジエン系ゴム100重量部当り10〜30重量部、好ましくは15〜20重量部の割合で用いられる扁平状タルクの配合割合がこれよりも少ないと、操縦安定性および転がり抵抗の改善がみられず、一方これよりも多い配合割合で扁平状タルクが用いられると、転がり抵抗が悪化するようになる。

ジエン系ゴム組成物中には、さらにゴムの配合剤として一般的に用いられている配合剤、例えば硫黄等の加硫剤、チアゾール系、スルフェンアミド系、グアニジン系、チウラム系等の加硫促進剤、クレー、グラファイト、珪酸カルシウム等のカーボンブラック、シリカ、タルク以外の補強剤または充填剤、ステアリン酸、パラフィンワックス、アロマオイル等の加工助剤、老化防止剤、可塑剤などが必要に応じて適宜配合されて用いられる。

組成物の調製は、ニーダ、バンバリーミキサ等の混練機およびオープンロール等を用いる一般的な方法で混練することによって行われ、得られた組成物は、空気入りタイヤのサイドトレッド部を形成するように成形された後、加硫剤、加硫促進剤の種類およびその配合割合に応じた加硫温度で加硫される。

次に、実施例について本発明を説明する。

標準例
天然ゴム(SIR20) 40重量部
ブタジエンゴム(日本ゼオン製品BR1220) 60 〃
カーボンブラック(新日化カーボン製品ニテロン#10) 50 〃
亜鉛華(正同化学工業製品酸化亜鉛3種) 3 〃
ステアリン酸(千葉脂肪酸製品工業用ステアリン酸) 1.5 〃
老化防止剤(住友化学製品アンチゲン6C) 4 〃
アロマオイル(昭和シェル石油製品エクストラクト4号S) 12 〃
硫黄(鶴見化学工業製品金華印油入微粉硫黄、硫黄分95％) 1.5 〃
加硫促進剤CBS(大内新興化学工業製品ノクセラーCZ-G) 0.9 〃
以上の各成分の内、硫黄および加硫促進剤を除く各成分を1.7LのB型バンバリーミキサで混合し、冷却したマスターバッチを再度同ミキサに投入し、これに硫黄および加硫促進剤を加え、混練した。混練物について、160℃、20分間加硫が行われた。

混練物および加硫物について、次の各項目の測定が行われた。
ムーニー粘度：ML₁₊₄(100℃)の値を測定し、標準例を100とする指数で示した
(指数値が低い程加工性が良好である)
損失正接Tanδ(60℃)：初期歪10％、振幅±2％、周波数20Hzの条件下で測定し、標
準例を100とする指数で示した
(指数値が小さい程転がり抵抗が低い)
硬さ：JIS K6253に準拠し、20℃での硬さを測定し、標準例を100とする指数で示した
(指数値が大きい程操縦安定性が良好)

比較例１
標準例において、カーボンブラック量が56重量部に変更された。

比較例２
標準例において、ブタジエンゴムの代わりに、同量(60重量部)のビニル・シスブタジエンゴムVCR(宇部興産製品VCR412)が用いられた。

比較例３
標準例において、カーボンブラック量が46重量部に変更され、タルクI(Rio Tinto Minerals社製品Mistron HAR；扁平指数A：4.7)が5重量部用いられた。

比較例４
比較例３において、カーボンブラック量が30重量部に、またタルクI量が40重量部に、それぞれ変更された。

比較例５
比較例３において、カーボンブラック量が20重量部に、またタルクI量が25重量部に、それぞれ変更された。

比較例６
標準例において、カーボンブラック量が44重量部に変更され、またタルクII(同社製品Mistron Vapor R；扁平指数A：0.65)が20重量部用いられた。

比較例７
比較例３において、天然ゴム量が75重量部に、ブタジエンゴム量が25重量部に、カーボンブラック量が41重量部に、またタルクI量が20重量部に、それぞれ変更されて用いられた。

実施例１
比較例３において、カーボンブラック量が41重量部に、またタルクI量が20重量部に、それぞれ変更して用いられた。

実施例２
比較例３において、カーボンブラック量が44重量部に、またタルクI量が20重量部に、それぞれ変更して用いられた。

実施例３
標準例において、カーボンブラックが用いられず、タルクI 25重量部、シリカ(エボニックデグサジャパン製品ULTRASIL VN3GR)35重量部およびシリカ分散剤(日本ユニカー製品A-1289)3重量部がそれぞれ用いられた。

実施例４
比較例２において、カーボンブラック量が30重量部に変更され、タルクI 20重量部が用いられた。

以上の標準例、各比較例および実施例で得られた結果は、亜鉛華以下の共通成分以外の各組成物成分の配合量(重量部)と共に、次の表に示される。
表
比較例実施例
標準例 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4
〔組成物成分〕
天然ゴム 40 40 40 40 40 40 40 75 40 40 40 40
ブタジエンゴム 60 60 − 60 60 60 60 25 60 60 60 −
VCR − − 60 − − − − − − − − 60
カーボンブラック 50 56 50 46 30 20 44 41 41 44 − 30
タルクI − − − 5 40 25 − 20 20 20 25 20
タルクII − − − − − − 20 − − − − −
シリカ − − − − − − − − − − 35 −
シリカ分散剤 − − − − − − − − − − 3 −
〔測定項目〕
ムーニー粘度 100 107 108 99 90 70 96 110 95 98 102 97
Tanδ(60℃) 100 115 120 100 125 91 103 100 100 102 101 100
硬さ(20℃) 100 106 108 99 111 90 102 102 106 108 105 106

Claims

天然ゴム30〜70重量％およびブタジエンゴム70〜30重量％よりなるジエン系ブレンドゴム100重量部に対し、カーボンブラックおよびシリカの少なくとも一種25〜50重量部および下記式で定義される扁平係数A
A＝(レーザー回折法での平均粒子径−遠心沈降法での平均粒子径)
／(遠心沈降法での平均粒子径)
の値が3〜7である扁平状タルク10〜30重量部を配合してなるサイドトレッド用ジエン系ゴム組成物。
ブタジエンゴムがビニル・シスブタジエンゴムである請求項１記載のサイドトレッド用ジエン系ゴム組成物。
請求項１または２記載のサイドトレッド用ジエン系ゴム組成物から成形および加硫されたサイドトレッド部を有する空気入りタイヤ。