JP6036148B2 - ゴム組成物及びこれを用いる空気入りタイヤ - Google Patents
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そこで、本発明は、低発熱性、加工性を悪化させることなくウェットグリップ性能、ゴム物性(例えば、破壊強度、破断伸び、モジュラス)に優れるゴム組成物を提供することを目的とする。
1. 硫黄架橋可能なジエン系ゴム100質量部に対して、カーボンブラック及び/又は無機充填材10〜150質量部と、周期表における第9族に位置する遷移金属の酸化物0.1〜30質量部とを配合してなるゴム組成物。
2. 前記遷移金属が、コバルトである上記1に記載のゴム組成物。
3. さらに、含硫黄配合剤を配合する上記1又は2に記載のゴム組成物。
4. 前記含硫黄配合剤が、硫黄、含硫黄シランカップリング剤及び含硫黄加硫促進剤からなる群から選ばれる少なくとも1種である上記3に記載のゴム組成物。
5. 前記無機充填剤がシリカであり、上記1〜4のいずれかに記載のゴム組成物がさらにシランカップリング剤を配合し、前記シランカップリング剤の量が、前記ジエン系ゴム100質量部に対して1〜20質量部である上記1〜4のいずれかに記載のゴム組成物。
6. 前記酸化物が、CoO、Co2O3及びCo3O4からなる群から選ばれる少なくとも1種の酸化コバルトである上記1〜5のいずれかに記載のゴム組成物。
7. 上記1〜6のいずれかに記載のゴム組成物を用いて製造される空気入りタイヤ。
8. 前記ゴム組成物を、キャップトレッド、サイドウォール、ベルト、インナーライナー、カーカス及びビードからなる群から選ばれる少なくとも1種に使用する上記7に記載の空気入りタイヤ。
本発明のゴム組成物は、硫黄架橋可能なジエン系ゴム100質量部に対して、カーボンブラック及び/又は無機充填材10〜150質量部と、周期表における第9族に位置する遷移金属の酸化物0.1〜30質量部とを配合してなるゴム組成物である。
第9族遷移金属の酸化物、特に酸化コバルトは硫黄への親和性が高いため、硫黄/ゴムの架橋反応が促進され、破壊強度、破断伸びのようなゴム物性やウェットグリップ性能が高くなると考えられる。また第9族遷移金属の酸化物(例えば酸化コバルト)は酸化亜鉛のようにステアリン酸のような有機酸と反応して有機酸金属塩を生成することがない。したがって第9族遷移金属の酸化物は有機酸と共存しても酸化物として系内で機能すると考えられる。
ゴム組成物がシリカ及び含硫黄シランカップリング剤を含有する場合、第9族遷移金属の酸化物の使用によって、硫黄/ゴムの架橋反応に加えて硫黄原子を介してのシランカップリング剤/ゴムの架橋反応を促進し、シリカの凝集を抑制してシリカを系内に十分に分散させることができる。また、第9族遷移金属の酸化物の使用は、シランシランカップリング剤/ゴムの架橋反応を適度に促進してポリマーゲルを発生させることが少ない。このように、ジエン系ゴムに対する硫黄と第9族遷移金属酸化物の配合は、硫黄/ゴムの架橋反応、シランカップリング剤/ゴムの架橋反応、シリカ/シランカップリング剤の縮合反応を促進し(特に硫黄/ゴムの架橋反応、シランカップリング剤/ゴムの架橋反応を促進すると考えられる。)、その結果、低発熱性、加工性を悪化させることなく、優れたウェットグリップ性能、破壊強度、破断伸びをえることができると考えられる。
芳香族ビニル−共役ジエン共重合体ゴムとしては、例えば、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム(SBR)、スチレン−イソプレン共重合体ゴムなどが挙げられる。なかでも、ウェットグリップ性能により優れたタイヤが得られる理由から、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム(SBR)であることが好ましい。
ジエン系ゴムの重量平均分子量は、低発熱性、加工性、ウェットグリップ性能、ゴム物性(破壊強度、破断伸び等)により優れるという観点から、200,000〜2,500,000であるのが好ましい。本発明において、ジエン系ゴムの重量平均分子量(Mw)は、テトラヒドロフランを溶媒とするゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により標準ポリスチレン換算により測定するものとする。
ジエン系ゴムはその製造について特に制限されない。例えば、従来公知のものが挙げられる。ジエン系ゴムはそれぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
本発明のゴム組成物に配合することができる無機充填剤は特に制限されない。例えば、シリカ、炭酸カルシウム、クレー、タルクが挙げられる。無機充填剤はシリカであるのが好ましい態様の1つとして挙げられる。
シリカとしては、例えば、湿式シリカ、乾式シリカ、ヒュームドシリカ、珪藻土などが挙げられる。シリカは、ゴムの補強性の観点から湿式シリカを含むことが好ましい。
ここで、CTAB吸着比表面積は、シリカがシランカップリング剤との吸着に利用できる表面積の代用特性であり、シリカ表面へのCTAB吸着量をJIS K6217−3:2001「第3部:比表面積の求め方−CTAB吸着法」にしたがって測定した値である。
カーボンブラック、無機充填剤はそれぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
硫黄は特に制限されない。例えば、従来公知のものが挙げられる。
なかでも、低発熱性、加工性、ウェットグリップ性能、ゴム物性(破壊強度、破断伸び等)により優れるという観点から、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、3−オクタノイルチオプロピルトリエトキシシランが好ましい。
なかでも、低発熱性、加工性、ウェットグリップ性能、ゴム物性(破壊強度、破断伸び等)により優れるという観点から、N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N,N−ジシクロヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミドが好ましい。
含硫黄配合剤はそれぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
硫黄の量はジエン系ゴム100質量部に対して0.1〜15質量部であるのが好ましい。
含硫黄加硫促進剤の量はジエン系ゴム100質量部に対して0.1〜10質量部であるのが好ましい。
含硫黄シランカップリング剤の量は、低発熱性、加工性、ウェットグリップ性能、ゴム物性(破壊強度、破断伸び等)により優れるという観点から、ジエン系ゴム100質量部に対して、1〜20質量部であるのが好ましく、3〜15質量部であるのがより好ましい。
含硫黄配合剤が有する硫黄原子に対する前記酸化物のモル比(酸化物/含硫黄配合剤が有する硫黄原子のモル比)は、低発熱性、加工性、ウェットグリップ性能、ゴム物性(破壊強度、破断伸び等)により優れるという観点から、0.1〜10であるのが好ましく、0.3〜8であるのがより好ましい。
シランカップリング剤としては、含硫黄シランカップリング剤;硫黄を含まないシランカップリング剤が挙げられる。
含硫黄シランカップリング剤は上記と同様である。
硫黄を含まないシランカップリング剤は特に制限されない。例えば、アミノシランカップリング剤、エポキシシランカップリング剤、ヒドロキシシランカップリング剤が挙げられる。
この場合、シランカップリング剤は低発熱性、加工性、ウェットグリップ性能、ゴム物性(破壊強度、破断伸び等)により優れるという観点から、含硫黄シランカップリング剤であるのが好ましい。
また、シランカップリング剤の量は、低発熱性、加工性、ウェットグリップ性能、ゴム物性(破壊強度、破断伸び等)により優れるという観点から、ジエン系ゴム100質量部に対して、1〜20質量部であるのが好ましく、3〜15質量部であるのがより好ましい。
添加剤としては、例えば、本発明のゴム組成物に含有される、酸化亜鉛、ステアリン酸、老化防止剤、加工助剤、アロマオイル、液状ポリマー、テルペン系樹脂、熱硬化性樹脂、硫黄以外の加硫剤、硫黄原子を有さない加硫促進剤、硫黄原子を有さない加硫促進助剤など、ゴム組成物に一般的に使用される各種添加剤が挙げられる。
また、本発明のゴム組成物は、従来公知の加硫または架橋条件で加硫または架橋することができる。
本発明のゴム組成物は、例えば、タイヤ、ベルト、ホースなどに使用することができる。
本発明の空気入りタイヤは、本発明のゴム組成物を用いて製造される空気入りタイヤである。本発明において使用されるゴム組成物は本発明のゴム組成物であれば特に制限されない。また、本発明の空気入りタイヤが有する、キャップトレッド、サイドウォール、ベルト、インナーライナー、カーカス及びビードからなる群から選ばれる少なくとも1種に本発明のゴム組成物を使用することができる。
図1は、本発明の空気入りタイヤの実施形態の一例について、そのタイヤ子午線方向の部分断面を模式的に表す断面図である。図1において、符号1はキャップトレッド、符号2はサイドウォール、符号3はビードである。
キャップトレッド1、サイドウォール2、ベルト8、インナーライナー7、カーカス4及びビード3からなる群から選ばれる少なくとも1種が本発明のゴム組成物により構成されている。
<未加硫ゴム組成物の製造>
表1に示す配合(質量部)において、加硫系(加硫促進剤、硫黄)を除く成分を1.7リットルの密閉式バンバリーミキサーで5分間混練した後、ミキサー外に放出させて室温冷却した。続いて、該組成物をオープンロールで、加硫系を加えて混練し、未加硫ゴム組成物を得た。
<加硫ゴムの製造>
次に上述のとおり得られた未加硫ゴム組成物を所定の金型中で160℃で20分間プレス加硫して加硫ゴム試験片を調製した。
上述のとおり得られた、未加硫ゴム組成物、加硫ゴム試験片について以下に示す試験法で物性を測定した。結果を表1、2に示す。表1の結果は、比較例1の値を100として指数で示した。表2の結果は、比較例4の値を100として指数で示した。
・tanδの測定
岩本製作所(株)製の粘弾性スペクトロメーターを用い、伸張変形歪率10±2%、振動数20Hz、温度−10℃、0℃、20℃、40℃、条件にて加硫ゴム試験片についてtanδを測定した。tanδ(0℃)は指数が大きいほどウェットグリップ性能に優れることを示す。tanδ(40℃)は指数が小さいほど低発熱性であることを示す。
・モジュラス、引張強度、破断伸びの測定
加硫ゴム試験片からJIS3号ダンベル状の試験片を打ち抜き、引張速度500mm/分での引張試験をJIS K6251に準拠して行い、加硫ゴム試験片の100%モジュラス、300%モジュラス、引張強度、破断伸びを室温にて測定した。各評価結果の値が大きいほど、モジュラス、引張強度、破断伸びが良好なことを示す。
・ビスの測定
JIS K6300に準拠して、L形ローターを使用し、未加硫ゴム組成物のムーニー粘度ML(1+4)100℃を求めた。評価結果の値が小さいほど未加硫ゴム組成物の粘度が低く良好なことを示す。
・E−SBR:乳化重合SBR Nipol1502、日本ゼオン社製
・酸化コバルト(CoO):和光純薬工業社製
・酸化コバルト(Co3O4):和光純薬工業社製
・ステアリン酸コバルト:DIC社製
・シリカ:湿式シリカ、日本シリカ社製ニップシールAQ、CTAB吸着比表面積170 m2/g
・カーボンブラック:昭和キャボット社製ショウブラックN339M
・酸化亜鉛:正同化学社製亜鉛華3号
・ステアリン酸:日油社製
・老化防止剤:老化防止剤(S−13)、住友化学社製アンチゲン6C
・シランカップリング剤:ビス(トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、エボニック・デグサ社製Si69
・オイル:昭和シェル石油社製エクストラクト4号S
・イオウ:軽井沢精錬所社製油処理硫黄
・含硫黄加硫促進剤(CZ):N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、三新化学社製サンセラーCM−PO
・加硫促進剤(DPG):ジフェニルグアニジン、三新化学社製サンセラーD−G
これに対して、参考例1、実施例1は、低発熱性、加工性を悪化させることなくウェットグリップ性能、ゴム物性(破壊強度、破断伸び、モジュラス)に優れる。
これに対して、参考例2、実施例2は、加工性を悪化させることなくウェットグリップ性能、低発熱性、ゴム物性(破壊強度、破断伸び、モジュラス)に優れる。
2 サイドウォール
3 ビード
4 カーカス
7 インナーライナー
8 ベルト
Claims (6)
- 硫黄架橋可能なジエン系ゴム100質量部に対して、カーボンブラック及び/又はシリカ10〜150質量部と、Co 3 O 4 0.1〜30質量部とを配合してなるゴム組成物。
- さらに、含硫黄配合剤を配合する請求項1に記載のゴム組成物。
- 前記含硫黄配合剤が、硫黄、含硫黄シランカップリング剤及び含硫黄加硫促進剤からなる群から選ばれる少なくとも1種である請求項2に記載のゴム組成物。
- さらにシランカップリング剤を配合し、前記シランカップリング剤の量が、前記ジエン系ゴム100質量部に対して1〜20質量部である請求項1〜3のいずれかに記載のゴム組成物。
- 請求項1〜4のいずれかに記載のゴム組成物を用いて製造される空気入りタイヤ。
- 前記ゴム組成物を、キャップトレッド、サイドウォール、ベルト、インナーライナー、カーカス及びビードからなる群から選ばれる少なくとも1種に使用する請求項5に記載の空気入りタイヤ。
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