JP7040159B2 - タイヤ用ゴム組成物 - Google Patents
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〔1〕ジエン系ゴム、シリカ、シランカップリング剤、および式(I)
〔2〕式(I)で表される化合物をシリカの質量に対し1~20質量%含有する、〔1〕に記載のタイヤ用ゴム組成物、
〔3〕ジエン系ゴム100質量部に対し、シリカを30質量部以上含有する、〔1〕または〔2〕に記載のタイヤ用ゴム組成物、
〔4〕脂肪酸金属塩の含有量が、ジエン系ゴム100質量部に対し2質量部未満である、〔1〕~〔3〕のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物、
〔5〕ジエン系ゴム中に70質量%以上の天然ゴムを含有する、〔1〕~〔4〕のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物、
〔6〕〔1〕~〔5〕のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物により構成されたタイヤ部材を有するタイヤ、に関する。
本実施形態において使用されるゴム成分としては、ジエン系ゴムが好適に用いられる。ジエン系ゴムとしては、例えば、天然ゴム、イソプレンゴム(IR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ブタジエンゴム(BR)、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)、クロロプレンゴム(CR)、ブチルゴム(IIR)、ハロゲン化ブチルゴム(X-IIR)、スチレンイソプレンブタジエンゴム(SIBR)等が挙げられ、これらはそれぞれ単独で、または2種以上のブレンドとして用いることができる。なかでも、良好な破断特性が得られるという理由から、天然ゴムが好適に用いられる。
本実施形態において使用される天然ゴムには、非改質天然ゴム(NR)の他に、エポキシ化天然ゴム(ENR)、水素化天然ゴム(HNR)、脱タンパク質天然ゴム(DPNR)、高純度天然ゴム(UPNR)、グラフト化天然ゴム等の改質天然ゴム等も含まれる。これらのゴムは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本実施形態に係るゴム組成物に配合されるアルカンジオールは、下記式(I)
本実施形態において使用される充填剤は、シリカを必須成分として含むことを特徴とする。また、シリカはシランカップリング剤と併用されることが好ましい。
シリカとしては、特に限定されず、例えば、乾式法により調製されたシリカ(無水シリカ)、湿式法により調製されたシリカ(含水シリカ)等、タイヤ工業において一般的なものを使用することができる。なかでもシラノール基が多いという理由から、湿式法により調製された含水シリカが好ましい。シリカは、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
シリカは、シランカップリング剤と併用することが好ましい。シランカップリング剤としては、特に限定されず、ゴム工業において、従来からシリカと併用される任意のシランカップリング剤を使用することができる。そのようなシランカップリング剤としては、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、ビス(2-トリエトキシシリルエチル)テトラスルフィド、ビス(4-トリエトキシシリルブチル)テトラスルフィド、ビス(3-トリメトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(2-トリメトキシシリルエチル)テトラスルフィド、ビス(4-トリメトキシシリルブチル)テトラスルフィド、ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)トリスルフィド、ビス(2-トリエトキシシリルエチル)トリスルフィド、ビス(4-トリエトキシシリルブチル)トリスルフィド、ビス(3-トリメトキシシリルプロピル)トリスルフィド、ビス(2-トリメトキシシリルエチル)トリスルフィド、ビス(4-トリメトキシシリルブチル)トリスルフィド、ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(2-トリエトキシシリルエチル)ジスルフィド、ビス(4-トリエトキシシリルブチル)ジスルフィド、ビス(3-トリメトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(2-トリメトキシシリルエチル)ジスルフィド、ビス(4-トリメトキシシリルブチル)ジスルフィド、3-トリメトキシシリルプロピル-N,N-ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、3-トリエトキシシリルプロピル-N,N-ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、2-トリエトキシシリルエチル-N,N-ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、2-トリメトキシシリルエチル-N,N-ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、3-トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾリルテトラスルフィド、3-トリエトキシシリルプロピルベンゾチアゾールテトラスルフィド、3-トリメトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィド等のスルフィド基を有するシランカップリング剤;3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリエトキシシラン、2-メルカプトエチルトリメトキシシラン、2-メルカプトエチルトリエトキシシラン、モメンティブ社製のNXT-Z100、NXT-Z45、NXT等のメルカプト基を有するシランカップリング剤;ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン等のビニル基を有するシランカップリング剤;3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-(2-アミノエチル)アミノプロピルトリエトキシシラン、3-(2-アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノ基を有するシランカップリング剤;γ-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン等のグリシドキシ系のシランカップリング剤;3-ニトロプロピルトリメトキシシラン、3-ニトロプロピルトリエトキシシラン等のニトロ系のシランカップリング剤;3-クロロプロピルトリメトキシシラン、3-クロロプロピルトリエトキシシラン、2-クロロエチルトリメトキシシラン、2-クロロエチルトリエトキシシラン等のクロロ系のシランカップリング剤;等が挙げられる。これらのシランカップリング剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。なかでも、スルフィド系、メルカプト系がシリカとの結合力が強く、低燃費特性に優れるという点から好ましい。また、メルカプト系を使用すると、低燃費特性および耐摩耗性を好適に向上できるという点からも好ましい。
充填剤としては、シリカ以外に、さらにその他の充填剤を用いてもよい。そのような充填剤としては、特に限定されず、例えば、カーボンブラック、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、タルク、クレー等この分野で一般的に使用される充填剤をいずれも用いることができる。これらの充填剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。充填剤として、シリカ以外のものを用いる場合、ゴム強度の観点から、カーボンブラックが好ましい。すなわち充填剤としては、シリカおよびカーボンブラックを含むものであることが好ましく、あるいは、シリカおよびカーボンブラックのみからなるものであることが好ましい。
本実施形態に係るゴム組成物は、上記のゴム成分および充填剤以外にも、従来、タイヤ工業に使用される配合剤や添加剤、例えば、加工助剤、ワックス、オイル、老化防止剤、ステアリン酸、酸化亜鉛、加硫剤、加硫促進剤等を必要に応じて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、公知の方法により製造することができる。例えば、上記の各成分をオープンロール、バンバリーミキサー、密閉式混練機等のゴム混練装置を用いて混練りし、その後加硫する方法等により製造できる。
NR:TSR20
カーボンブラック:キャボットジャパン(株)製のショウブラックN339(BET:89m2/g)
シリカ:エボニックデグサ社製のウルトラシルVN3(N2SA:175m2/g、平均一次粒子径:15nm)
シランカップリング剤:エボニックデグサ社製のSi69(ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド)(硫黄含有量:0.7質量%)
アルカンジオール1:1,2-デカンジオール(CAS番号:1119-86-4)
アルカンジオール2:ヘキサコサン-1,2-ジオール(CAS番号:97338-12-0)
脂肪族アルコール:ステアリルアルコール(CAS番号:112-92-5)
ワックス:日本精蝋(株)製のオゾエース0355
老化防止剤:大内新興化学(株)製のノクラック6C(N-(1,3-ジメチルブチル)-N-フェニル-p-フェニレンジアミン)
脂肪酸金属塩:ステアリン酸カルシウム(CAS番号:1592-23-0)
ステアリン酸:日油(株)製のステアリン酸「椿」
酸化亜鉛:東邦亜鉛(株)製の「銀嶺R」
オイル:出光興産(株)製のダイアナプロセスNH-70S
硫黄:細井化学工業(株)製のHK-200-5(5%オイル含有粉末硫黄)
加硫促進剤:大内新興化学工業(株)製のノクセラーD(N,N’-ジフェニルグアニジン)
表1に示す配合処方に従い、1.7Lの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150℃で5分間混練りし、混練物を得る。次に、上記のようにして得られる混練物に、オープンロールを用いて硫黄および加硫促進剤を添加し、3分間練り込み、未加硫ゴム組成物を得る。さらに、そのようにして得られる未加硫ゴム組成物を150℃の条件下で30分間プレス加硫し、試験用加硫ゴムシートを得る。
各未加硫ゴム組成物について、アルファテクノロジーズ社製のRPA2000型試験機を用いて70℃、1Hzの条件下にて、歪0.5、1、2、4、8、16、32、64%のG*を測定し、G*の最大値とG*の最小値の差よりシリカのペイン効果△G*を測定し、△G*の逆数の値について比較例1を100として指数表示する。数値が大きいほど、シリカ分散性に優れることを示す。
(シリカ分散性指数)=(比較例1の△G*)/(各配合の△G*)×100
各未加硫ゴム組成物について、JIS K 6300-1の「未加硫ゴム-物理特性-第1部:ムーニー粘度計による粘度およびスコーチタイムの求め方」に準じたムーニー粘度の測定方法に従い、130℃の温度条件にてムーニー粘度(ML1+4)を測定し、ML1+4の逆数の値について比較例1を100として指数表示する。数値が大きいほど、ゴムの加工性に優れることを示す。
(加工性指数)=(比較例1のML1+4)/(各配合のML1+4)×100
上記の混練り直後の各未加硫ゴム組成物を室温で7日間保存後、JIS K 6300-1に準じて130℃の温度条件にてムーニー粘度(ML1+4)を測定し、上記の混練り直後の各未加硫ゴム組成物のムーニー粘度(ML1+4)との差を求め、これをムーニー粘度増加量とし、ムーニー粘度増加量の逆数の値について比較例1の値を100として指数表示する。数値が大きいほど、経時変化による粘度上昇が少なく、粘度の安定性に優れることを示す。
粘弾性スペクトロメーターVES((株)岩本製作所製)を用いて、温度30℃、初期歪み10%、動歪み2%の条件下で各試験用加硫ゴムシートの損失正接(tanδ)を測定し、tanδの逆数の値について比較例1を100として指数表示する。数値が大きいほど転がり抵抗が小さく(発熱しにくく、エネルギーロスが低く)、低燃費性に優れることを示す。
(低燃費性指数)=(比較例1のtanδ)/(各配合のtanδ)×100
各試験用加硫ゴムシートからからなる3号ダンベル型試験片を用いて、JIS K 6251「加硫ゴムおよび熱可塑性ゴム-引張特性の求め方」に準じて引張試験を実施し、破断強度TB(MPa)を測定し、比較例1の破断強度TBを100として指数表示する。数値が大きいほど、ゴム強度が優れることを示す。
各試験用加硫ゴムシートからからなる3号ダンベル型試験片を用いて、JIS K 6251「加硫ゴムおよび熱可塑性ゴム-引張特性の求め方」に準じて引張試験を実施し、破断伸びEB(%)を測定し、比較例1の破断伸びEBを100として指数表示する。数値が大きいほど、ゴム強度が優れることを示す。
Claims (6)
- 式(I)で表される化合物をシリカの質量に対し1~20質量%含有する、請求項1に記載のタイヤ用ゴム組成物。
- ジエン系ゴム100質量部に対し、シリカを30質量部以上含有する、請求項1または2に記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 脂肪酸金属塩の含有量が、ジエン系ゴム100質量部に対し2質量部未満である、請求項1~3のいずれか一項に記載のタイヤ用ゴム組成物。
- ジエン系ゴム中に70質量%以上の天然ゴムを含有する、請求項1~4のいずれか一項に記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 請求項1~5のいずれか一項に記載のタイヤ用ゴム組成物により構成されたタイヤ部材を有するタイヤ。
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