JP6863527B2 - スタッドレスタイヤ用ゴム組成物およびそれを用いたスタッドレスタイヤ - Google Patents
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Description
しかし、中空ポリマーを配合するとトレッドゴム中に空洞が形成され、ゴム強度が低下するという問題点がある。
また、氷上性能向上のためにゴムに発泡剤等を配合してゴム全体の粗さを増加させる手法もあるが、この手法では耐摩耗性が低下するという問題点がある。
また、近年ではウェットグリップ性能を高めるためにゴムへのシリカの配合量を増加させているが、加硫速度が遅くなり、所定時間で破断強度が十分に増加しないというも問題点もある。
すなわち本発明は以下の通りである。
無機充填剤を20質量部以上配合し、かつ
平均径が1μm未満である塩基性硫酸マグネシウム無機繊維を前記無機充填剤に対し10〜40質量%配合してなる
ことを特徴とするスタッドレスタイヤ用ゴム組成物。
2.前記塩基性硫酸マグネシウム無機繊維のアスペクト比が、5以上であることを特徴とする前記1に記載のスタッドレスタイヤ用ゴム組成物。
3.前記塩基性硫酸マグネシウム無機繊維の平均径が0.5μm以上1μm未満であり、かつ平均長さが5μm〜50μmであることを特徴とする前記2に記載のスタッドレスタイヤ用ゴム組成物。
4.前記塩基性硫酸マグネシウム無機繊維の0℃の水に対する溶解度が、0.05g/l以下であることを特徴とする前記1〜3のいずれかに記載のスタッドレスタイヤ用ゴム組成物。
5.前記ポリブタジエンゴムが末端に官能基を有することを特徴とする前記1〜4のいずれかに記載のスタッドレスタイヤ用ゴム組成物。
6.前記スタッドレスタイヤ用ゴム組成物の平均ガラス転移温度が、−60℃以下であることを特徴とする前記1〜5のいずれかに記載のスタッドレスタイヤ用ゴム組成物。
7.前記ポリブタジエンゴムを30質量部以上含むジエン系ゴム100質量部に対し、前記無機充填剤を20質量部以上および前記平均径が1μm未満である塩基性硫酸マグネシウム無機繊維を前記無機充填剤に対し10〜40質量%配合し、120℃以上の温度で1分間以上混合して得られることを特徴とする前記1〜6のいずれかに記載のスタッドレスタイヤ用ゴム組成物。
8.前記1〜7のいずれかに記載のスタッドレスタイヤ用ゴム組成物をトレッドに使用したスタッドレスタイヤ。
また、本発明のゴム組成物をトレッドに用いたスタッドレスタイヤは、優れた氷上性能を有し、また十分な破断強度も維持できることから、耐摩耗性にも優れる。
本発明で使用されるジエン系ゴムは、氷上性能向上の観点から、ポリブタジエンゴム(BR)を含み、該ジエン系ゴムの全体を100質量部としたときに、BRが30質量部以上を占めることが必要である。なお、BRはジエン系ゴム100質量部中、40質量部以上であることが好ましい。
末端変性BRは、公知の手法により調製することができる。例えば、飽和炭化水素系化合物を溶媒とし、重合開始剤に有機リチウム化合物を用いて1,3−ブタジエン重合を行い、得られたブタジエン系重合体の活性末端と反応可能な前記官能基を有する化合物にて変性反応させて得る方法を例示することができる。なお、市販されている末端変性BRを使用することもでき、例えば、末端をアミノ基で変性したブタジエンゴムとして、日本ゼオン(株)製商品名Nipol BR1250H等を挙げることができる。
なお、合成イソプレンゴム(IR)は、本発明でいうNRに含まれるものとする。
また本発明では、ジエン系ゴムはNRを含むことが好ましく、この形態においてBRおよびNRの配合割合は、該ジエン系ゴムの全体を100質量部としたときに、BR30〜70質量部、NR30〜70質量部である。
本発明で使用される無機充填剤としては、例えばシリカ、クレー、マイカ、タルク、シラス、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化アルミニウム、硫酸バリウム等を挙げることができる。
なお本明細書において、下記で説明する塩基性硫酸マグネシウム無機繊維は、無機充填剤に含まれないものとする。
本発明で使用される塩基性硫酸マグネシウム無機繊維は、例えば、海水から製造した水酸化マグネシウムと硫酸マグネシウムとを原料として、水熱合成で得ることができ、公知である。
MgSO4・5Mg(OH)2・3H2O
また本発明で使用される塩基性硫酸マグネシウム無機繊維は、本発明の効果向上の観点から、アスペクト比(平均長さ/平均径)が5以上であるウィスカ状であることが好ましい。さらに好ましい該アスペクト比は、8〜90である。このアスペクト比を有する形態においても、塩基性硫酸マグネシウム無機繊維の平均径は、0.5μm以上1μm未満が好ましい。また平均長さは、5μm〜50μmであることが好ましく、7μm〜35μmがさらに好ましい。
なお、塩基性硫酸マグネシウム無機繊維の平均径と平均長さは、走査型電子顕微鏡(SEM)による拡大画像から測定した100個の粒子の長径と短径のそれぞれの平均値から算出することができる。
この観点から、本発明で使用される塩基性硫酸マグネシウム無機繊維は、水に難溶性であることが好ましい。具体的には、本発明で使用される塩基性硫酸マグネシウム無機繊維は、0℃の水に対する溶解度が、0.05g/l以下であることが好ましく、0.04g/l以下であることがさらに好ましい。
本発明のゴム組成物は、ジエン系ゴム100質量部に対し、無機充填剤を20質量部以上配合し、かつ前記塩基性硫酸マグネシウム無機繊維を前記無機充填剤に対し10〜40質量%配合してなることを特徴とする。
前記塩基性硫酸マグネシウム無機繊維の配合量が無機充填剤に対し10質量%未満であると氷上性能が悪化する。逆に40質量%を超えると破断強度が悪化する。
前記塩基性硫酸マグネシウム無機繊維の配合量は、前記無機充填剤に対し0.1〜50質量%が好ましく、1〜45質量%がさらに好ましい。
本発明におけるゴム組成物には、前記した成分に加えて、加硫又は架橋剤、加硫又は架橋促進剤、シランカップリング剤、酸化亜鉛、カーボンブラック、老化防止剤、可塑剤、熱膨張性マイクロカプセルなどのゴム組成物に一般的に配合されてい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も、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。
なお本明細書で言う平均Tgは、各成分のガラス転移温度に、各成分の重量分率を乗じた積の合計、すなわち加重平均に基づき算出される値である。なお計算時には各成分の重量分率の合計を1.0とする。またガラス転移温度は、示差走査熱量測定(DSC)により20℃/分の昇温速度条件によりサーモグラムを測定し、転移域の中点の温度とする。
また、前記各成分とは、ジエン系ゴム、オイルおよび樹脂を意味する。なお、オイルおよび樹脂は、ゴム組成物に含まれない場合もあり得る。
さらに好ましい平均Tgは、−62℃以下である。
工程(1):前記ジエン系ゴム100質量部に対し、前記無機充填剤を20質量部以上および前記平均径が1μm未満である塩基性硫酸マグネシウム無機繊維を前記無機充填剤に対し10〜40質量%配合し、続いてこれらの各成分を、120℃以上の温度で1分間以上混合する工程。
この工程(1)を経ることにより、加硫速度の遅延が一層抑制され、破断強度を維持しつつ、氷上性能を向上させることができる。なお、加硫剤、架橋剤、加硫促進剤、架橋促進剤のような加硫系成分は、工程(1)の終了後にゴム組成物に添加して混合するのが好ましい。
前記工程(1)において、各成分の混合温度は、130〜170℃であるのがさらに好ましく、各成分の混合時間は、1分間〜20分間であるのがさらに好ましい。
本発明のゴム組成物は、スタッドレスタイヤのトレッド、とくにキャップトレッドに適用するのがよい。
サンプルの調製
表1に示す配合(質量部)において、工程(1)として、加硫促進剤と硫黄を除く成分を1.7リットルの密閉式バンバリーミキサーで下記表1に示す混合温度および混合時間で混練した後、混練物をミキサー外に放出させて室温冷却させた。その後、同バンバリーミキサーにおいて加硫促進剤および硫黄を加えてさらに混練し、ゴム組成物を得た。次に得られたゴム組成物を所定の金型中で160℃、20分間プレス加硫して加硫ゴム試験片を得、以下に示す試験法で加硫ゴム試験片の物性を測定した。
破断強度:JIS K6251に準拠して、上記加硫ゴム試験片から3号ダンベル状のサンプル片を打ち抜き、500mm/分の引張速度にて引張試験を行い、破断伸び(%)を測定した。結果は比較例1の値を100として指数表示した。この指数が大きいほど破断強度に優れることを示す。
結果を表1に併せて示す。
*2:末端変性BR(日本ゼオン(株)製Nipol BR1250H)
*3:カーボンブラック(キャボットジャパン社製ショウブラックN339)
*4:シリカ(ローディア社製Zeosil 1165MP、CTAB比表面積=159m2/g)
*5:塩基性硫酸マグネシウム無機繊維1(宇部マテリアルズ株式会社製モスハイジ、0.4μm〜1.5μmの径の繊維を含む。平均径=0.9μm、平均長さ=20μm、アスペクト比=22、0℃の水に対する溶解度=0.03g/l)
*6:水溶性硫酸マグネシウム無機繊維1(関東化学社製商品名硫酸マグネシウム、平均径=100μm、平均長さ=250μm、アスペクト比=2.5、0℃の水に対する溶解度=31g/l)
*7:塩基性硫酸マグネシウム無機繊維2(宇部マテリアルズ株式会社製モスハイジ、0.4μm〜1.5μmの径の繊維を含む。平均径=0.9μm、平均長さ=10μm、アスペクト比=10、0℃の水に対する溶解度=0.03g/l)
*8:水溶性硫酸マグネシウム無機繊維2(馬居化成工業(株)製商品名USN−00、超微細硫酸マグネシウム、中央値粒度(メジアン径)=3μm、0℃の水に対する溶解度=31g/l)
*9:水溶性硫酸マグネシウム無機繊維3(馬居化成工業(株)製商品名MN−00、硫酸マグネシウム、中央値粒度(メジアン径)=75μm、0℃の水に対する溶解度=31g/l)
*10:シランカップリング剤(Evonik Degussa社製Si69)
*11:オイル(昭和シェル石油(株)製エキストラクト4号S)
*12:老化防止剤(Solutia Europe社製SANTOFLEX 6PPD)
*13:ワックス(大内新興化学工業(株)製パラフィンワックス)
*14:硫黄(鶴見化学工業(株)製金華印油入微粉硫黄)
*15:加硫促進剤(大内新興化学工業(株)製ノクセラーCZ−G)
比較例2は、平均径が1μm未満である塩基性硫酸マグネシウム無機繊維以外の水溶性硫酸マグネシウム無機繊維を使用した例であるので、比較例1と比べると破断強度が悪化した。
比較例3は、塩基性硫酸マグネシウム無機繊維の配合量が本発明の上限を超えた例であるので、比較例1と比べると破断強度が悪化した。
比較例4は、塩基性硫酸マグネシウム無機繊維の配合量が本発明の下限未満である例であるので、比較例1と同様の結果を示した。
比較例5は、比較例1の配合において単にシリカ量を増やした例であるので、比較例1と同様の結果を示した。
比較例6、7は、平均径が1μm未満である塩基性硫酸マグネシウム無機繊維以外の水溶性硫酸マグネシウム無機繊維を使用した例であるので、比較例1と比べると破断強度が悪化した。
Claims (6)
- ポリブタジエンゴムを30質量部以上含むジエン系ゴム100質量部に対し、
無機充填剤を20質量部以上配合し、かつ
平均径が1μm未満である塩基性硫酸マグネシウム無機繊維を前記無機充填剤に対し10〜40質量%配合してなり、
前記ポリブタジエンゴムが、末端に水酸基、アミノ基、アルコキシル基およびエポキシ基から選択された1つ以上の官能基を有する、
ことを特徴とするスタッドレスタイヤ用ゴム組成物。 - 前記塩基性硫酸マグネシウム無機繊維のアスペクト比が、5以上であることを特徴とする請求項1に記載のスタッドレスタイヤ用ゴム組成物。
- 前記塩基性硫酸マグネシウム無機繊維の平均径が0.5μm以上1μm未満であり、かつ平均長さが5μm〜50μmであることを特徴とする請求項2に記載のスタッドレスタイヤ用ゴム組成物。
- 前記塩基性硫酸マグネシウム無機繊維の、0℃の水に対する溶解度が、0.05g/l以下であることを特徴とする請求項1に記載のスタッドレスタイヤ用ゴム組成物。
- 前記スタッドレスタイヤ用ゴム組成物の平均ガラス転移温度が、−60℃以下であることを特徴とする請求項1に記載のスタッドレスタイヤ用ゴム組成物。
- 請求項1に記載のスタッドレスタイヤ用ゴム組成物をトレッドに使用したスタッドレスタイヤ。
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