JP6926711B2 - タイヤ用ゴム組成物、トレッドおよびタイヤ - Google Patents
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Description
[1]ブタジエンゴムを20質量%以上含むゴム成分100質量部に対し、
ω−9脂肪酸アミドを0.1〜3.5質量部、
カーボンブラックを1〜35質量部、
シリカを0〜55質量部、および、
硫黄を1.5質量部以下
含有してなるタイヤ用ゴム組成物、
[2]ゴム成分が、さらにスチレンブタジエンゴムを含むものである、上記[1]記載のタイヤ用ゴム組成物、
[3]タイヤ用ゴム組成物の加硫後のアセトン可溶分量が15〜35%である上記[1]または[2]記載のタイヤ用ゴム組成物、
[4]上記[1]〜[3]のいずれか1項に記載のタイヤ用ゴム組成物からなるトレッド、
[5]上記[4]記載のトレッドを備えるタイヤ、
に関する。
一実施形態は、ブタジエンゴムを20質量%以上含むゴム成分100質量部に対し、ω−9脂肪酸アミドを0.1〜3.5質量部、カーボンブラックを1〜35質量部、シリカを0〜55質量部、および、硫黄を1.5質量部以下含有してなるタイヤ用ゴム組成物である。
本実施形態において、ゴム成分は、ブタジエンゴム(BR)を20質量%以上含むものである。ゴム成分に含まれるBR以外のゴム成分としては特に限定されず、天然ゴム(NR)およびポリイソプレンゴム(IR)を含むイソプレン系ゴム、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−ブタジエン共重合体ゴム(SIBR)、クロロプレンゴム(CR)、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム(NBR)などのジエン系ゴム成分やブチル系ゴムを挙げることができる。これらのゴム成分は、その1種または2種以上を、BRと併用することができる。なかでも、低燃費性能や耐摩耗性能、耐久性、ウェットグリップ性能のバランスの観点からBRとSBRを併用することが好ましい。BRとSBRとのみからなる場合も好ましい。
BRとしては、特に限定されず、ハイシス1,4−ポリブタジエンゴム(ハイシスBR)、1,2−シンジオタクチックポリブタジエン結晶を含むブタジエンゴム(SPB含有BR)、変性ブタジエンゴム(変性BR)などの各種BRを用いることができる。これらBRは、1種を用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
スチレンブタジエンゴム(SBR)としては、特に限定されず、乳化重合SBR(E−SBR)、溶液重合SBR(S−SBR)などが挙げられ、油展されていても、油展されていなくてもよい。なかでも、グリップ性能の観点から、油展かつ高分子量のSBRが好ましい。また、フィラーとの相互作用力を高めた末端変性S−SBRや、主鎖変性S−SBRも使用可能である。これらSBRは、1種を用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
本実施形態に係るゴム組成物は、充填剤を含有する。
本実施形態に係るゴム組成物は、充填剤として、1〜35質量部のカーボンブラックを、少なくとも含有する。カーボンブラックとしては、オイルファーネス法により製造されたカーボンブラックなどタイヤ用ゴム組成物に通常使用されるものをいずれも使用することができ、具体的には、GPF、HAF、ISAF、SAFなどが挙げられるが、なかでも、SAFが好適である。カーボンブラックは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本実施形態に係るゴム組成物は、充填剤として、0〜55質量部のシリカを含有するものである。すなわち、換言すれば、55質量部以下のシリカを含むものであってもよい。
本実施形態に係るゴム組成物は、さらに、他の充填剤を含有するものであってもよく、そのような充填剤としては、水酸化アルミニウム、アルミナ(酸化アルミニウム)、炭酸カルシウム、クレー、タルクなどが挙げられる。これらの充填剤は、単独で用いることも、2種以上を組み合わせて用いることもできる。耐摩耗性能、耐久性、ウェットグリップ性能および低燃費性能に優れるという理由から、水酸化アルミニウムが好ましい。
本実施形態に係るゴム組成物は、ゴム成分100質量部に対して0.1〜3.5質量部のω−9脂肪酸アミド(オメガ9脂肪酸アミド)を含有することを特徴とする。ω−9脂肪酸アミドは加工助剤として配合されるものである。ここで、ω−9脂肪酸とは不飽和脂肪酸の一種であり、炭素−炭素二重結合がω−9位(脂肪酸のメチル末端から9番目の結合位置)にある脂肪酸をいう。また、ω−9脂肪酸アミドとは、このようなω−9脂肪酸のカルボキシル基が、アミノ基と反応して、アミド結合を形成した化合物をいう。従って、離型剤であるWB16(ストラクトール社製)などに含まれる成分である「脂肪酸モノエタノールアミド」や「脂肪酸モノエタノールアミドのエステル」とは、構造が異なる化合物である。ω−9脂肪酸アミドは、金属で構成されたゴム組成物の混練設備の表面(金属表面)で薄いアミド結合膜を形成することにより、混練物が金属表面と強く結合することを抑制していると考えられる。また、ω−9脂肪酸アミドの中でも、オレイン酸アミドは、他の脂肪酸アミドに比べて、ゴム成分との相溶性に優れることから、発明の効果を発揮する上で有利であると考えられる。
本実施形態に係るゴム組成物は、軟化剤として、オイルを含有することができる。該オイルとしては、例えば、パラフィン成分、ナフテン成分およびアロマ成分からなるプロセスオイルが挙げられる。該プロセスオイルは、通常タイヤ工業で使用するものを好適に使用することができる。プロセスオイルの具体例としては、出光興産(株)製のダイアナプロセスPA32(パラフィン成分:67質量%、ナフテン成分:28質量%、アロマ成分:5質量%)の他、AC−12、AC−460、AH−24、AH−58など、あるいは、H&R社製のVivatec40(TDAEオイル:パラフィン成分:49質量%、ナフテン成分:27質量%、アロマ成分:23質量%)などが挙げられる。オイルは、単独で用いることも、2種以上を組み合わせて用いることもできる。
本実施形態に係るゴム組成物は加硫剤を含有するものであり、ゴム成分100質量部に対し、1.5質量部以下の加硫剤を含有する。加硫剤としては特に限定されず、タイヤ工業において一般的なものを使用できる。本発明の効果が良好に得られるという点からは、硫黄が好ましく、粉末硫黄がより好ましい。
本実施形態に係るゴム組成物は、前記成分以外にも、ゴム組成物の製造に一般的に使用される配合剤、例えば、酸化亜鉛、ステアリン酸、パルミチン酸、ラウリン酸、脂肪酸亜鉛石けん、老化防止剤、ワックス、加硫促進剤などを適宜含有することができる。
本実施形態に係るゴム組成物は、一般的な方法で製造できる。例えば、バンバリーミキサーやニーダー、オープンロールなどの一般的なゴム工業で使用される公知の混練機で、前記各成分のうち、加硫剤および加硫促進剤以外の成分を混練りした後、これに、加硫剤および加硫促進剤を加えてさらに混練りし、その後加硫する方法などにより製造できる。
本実施形態に係るゴム組成物は、タイヤのトレッド、アンダートレッド、カーカス、サイドウォール、ビード等のタイヤ部材に好適に用いることができる。特に、ウェットグリップ性能および耐摩耗性能に優れることから、該ゴム組成物で構成されるトレッドを有するタイヤとすることが好ましく、レース用タイヤまたはスタッドレスタイヤとすることもできる。
実施例および比較例で使用した各種薬品について説明する。
SBR1(スチレンブタジエンゴム):JSR(株)製のSBR1723(E−SBR、スチレン量:24質量%、ビニル含量:17%、Tg:−55℃、重量平均分子量:60〜65万)
SBR2(スチレンブタジエンゴム):旭化成(株)製のタフデン(Tufdene)3830(S−SBR、スチレン量:36質量%、ビニル含量:31%、Tg:−35℃、重量平均分子量:100〜110万、オイル分37.5質量部含有)
BR(ブタジエンゴム):宇部興産(株)製のBR150B(シス含量:97質量%、Tg:−108℃、重量平均分子量:50万)
CB(カーボンブラック):東海カーボン(株)製のN134(N2SA:143m2/g、平均一次粒子径:19nm)
シリカ:エボニックデグサ社製のULTRASIL VN3(N2SA:175m2/g)
オイル:H&R(株)製のVivaTec400(TDAEオイル)
加工助剤1:オレイン酸アミド:日油(株)製のアルフローE−10(透明融点:74℃)なお、透明融点はJIS K 0064:1992「化学製品の融点及び溶融範囲測定方法」に従って測定される値である(以下同様)。
加工助剤2:ストラクトール社製のWB16(脂肪酸カルシウム塩、脂肪酸モノエタノールアミドおよび脂肪酸モノエタノールアミドのエステルとの混合物、透明融点:101℃)
硫黄:細井化学工業(株)製のHK−200−5(5質量%オイル含有粉末硫黄)
加硫促進剤:三新化学工業(株)製のサンセラーNS−G((N−(tert−ブチル)−2−ベンゾチアゾールスルフェンアミド(TBBS))
加工助剤は、必要な場合には、以下の前処理をしてから使用した。すなわち、加工助剤をフラスコに入れ、該フラスコをシリコンオイルバスに浸漬し、内容物が溶融するまで昇温しながら電子スターラーで撹拌した。その後、内容物を取り出し、冷却・すり鉢で粉砕した。
<未加硫ゴム組成物>
表1に示す配合処方に従い、1.7Lの密閉型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排出温度160℃で5分間混練りし、混練物を得た。さらに、得られた混練物を前記バンバリーミキサーにより、排出温度150℃で4分間、再度混練りした(リミル)。次に、2軸オープンロールを用いて、得られた混練物に硫黄および加硫促進剤を添加し、4分間、105℃になるまで練り込み、未加硫ゴム組成物を得た。
得られた未加硫ゴム組成物を170℃で12分間プレス加硫することで、試験用加硫ゴム組成物を作製した。
得られた未加硫ゴム組成物を所定の形状の口金を備えた押し出し機でトレッドの形状に押し出し成形し、他のタイヤ部材とともに貼り合わせて未加硫タイヤを形成し、170℃の条件下で12分間プレス加硫することにより、試験用タイヤを製造した。
試験用加硫ゴム組成物から1mm角の立方体形状に切り出した試験片を50mg準備し、アセトン(和光純薬工業(株)製の特級アセトン)にて試験片内部から、アセトン可溶成分を抽出した。得られた抽出物を、ガスクロマトグラフィー装置((株)島津製作所製)を用いて成分分析を行った。溶離剤として窒素ガス((株)島津製作所製、純度99.9%)を用い、毎分50mL、50℃の条件で分離した後、概成分の溶出ピークの面積を用いて、そのゴム組成物全体に占める質量分率を見積もった。
得られた未加硫ゴム組成物、試験用加硫ゴム組成物および試験用タイヤについて、下記の評価を行った。結果を表1に示す。
粘弾性スペクトロメータVES((株)岩本製作所製)を用いて、温度70℃、周波数10Hz、初期歪10%および動歪2%の条件下で、各試験用加硫ゴム組成物の損失正接(高温tanδ)を測定した。結果は、下記式により比較例1を100として指数表示した。指数が大きいほど低燃費性能に優れることを示す。なお、表1における性能目標値は98以上である。
(低燃費性能指数)=(比較例1の損失正接)
/(各試験用加硫ゴム組成物の損失正接)×100
各試験用タイヤを試験用実車(国産FF車、排気量:2000cc)の全輪に装着し、湿潤路面において初速度100km/hからの制動距離を測定した。下記式により比較例1を100として指数表示した。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。なお、表1における性能目標値は100以上である。
(ウェットグリップ性能指数)=
(比較例1のタイヤの制動距離)/(各試験用タイヤの制動距離)×100
LAT試験機(Laboratory Abrasion and Skid Tester)を用い、荷重50N、速度20km/h、スリップアングル5°の条件にて、各試験用加硫ゴム組成物の容積損失量を測定した。結果は、下記式により比較例1を100として指数表示した。指数が大きいほど耐摩耗性能に優れることを示す。
(耐摩耗性能指数1)=(比較例1の試験用加硫ゴム組成物の容積損失量)
/(各試験用加硫ゴム組成物の容積損失量)×100
各試験用タイヤを試験用実車(国産FF車、排気量:2000cc)の全輪に装着し、ドライアスファルト路面上を8000km走行させ、タイヤトレッド部の溝深さを測定し、タイヤトレッド部の溝深さが1mm減少するときの走行距離を算出した。結果は、下記式により比較例1を100として指数表示した。指数が大きいほど耐摩耗性に優れることを示す。なお、表1における性能目標値は100以上である。
(耐摩耗性能指数2)=(各試験用タイヤのタイヤ溝が1mm減るときの走行距離)
/(比較例1のタイヤ溝が1mm減るときの走行距離)×100
1.7Lバンバリーミキサーにおける混練時の、未加硫ゴム組成物とローター金属およびミキサー内壁との密着程度を目視および引き剥がし作業時間により評価した。結果は、下記式により比較例1の離型性を100として指数表示した。離型性指数が大きいほど離型性に優れることを示す。なお、表1における性能目標値は105以上である。
(離型性能指数)=(比較例1の作業時間)/(各試験例の作業時間)×100
Claims (7)
- ブタジエンゴムを20質量%以上含むゴム成分100質量部に対し、
ω−9脂肪酸アミドを0.1〜3.5質量部、
カーボンブラックを1〜35質量部、
シリカを0〜55質量部、および、
硫黄を1.3質量部以下
含有してなるタイヤ用ゴム組成物。 - ゴム成分が、さらにスチレンブタジエンゴムを含むものである、請求項1記載のタイヤ用ゴム組成物。
- タイヤ用ゴム組成物の加硫後のアセトン可溶分量が15〜35%である請求項1または2記載のタイヤ用ゴム組成物。
- ω−9脂肪酸アミドの含有量が0.2〜3.5質量部である請求項1〜3のいずれか1項に記載のタイヤ用ゴム組成物。
- シリカの含有量が15〜54質量部である請求項1〜4のいずれか1項に記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載のタイヤ用ゴム組成物からなるトレッド。
- 請求項6記載のトレッドを備えるタイヤ。
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