JPH101564A - ゴム組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シリカカップリング剤未配合若しくは低配合
のシリカ充填ゴム組成物において、弾性率の実質的低下
を招くことなく耐熱老化性を改善する。 【解決手段】 ブタジエン部のエポキシ化率が５〜８５
モル％のエポキシ化変性スチレン−ブタジエンゴムおよ
び／またはブタジエンゴムをゴム成分中に５重量％以上
含有し、かつ該ゴム成分１００重量部に対してシリカを
５〜８５重量部含有してなるゴム組成物である。好まし
くは、シリカカップリング剤の配合量が上記ゴム成分１
００重量部に対して８．５重量部以下である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はゴム組成物に関し、
特には、タイヤトレッドやタイヤカーカスプライのコー
ティングゴムに好適なゴム組成物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、シリカを配合することによ
り、タイヤのウェット性能、低燃費性能、耐摩耗性等の
向上を図ったゴム組成物が種々提案されている。しか
し、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴ
ム（ＳＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、天然ゴム（Ｎ
Ｒ）、スチレン−イソプレンゴム（ＳＩＲ）、スチレン
−イソプレン−ブタジエンゴム（ＳＩＢＲ）、ニトリル
ゴム（ＮＢＲ）等のポリマーゴムにシリカが充填される
場合、カーボンブラック充填ゴム組成物に比べ加硫ゴム
の弾性率が低くなることが知られている。

【０００３】そこで、従来では弾性率の低下を防ぐため
に、シリカカップリング剤を併用したり、またゴム材と
してエポキシ化天然ゴムを用いる等して、シリカの分散
性および補強性を高めることが行われている。

【０００４】例えば、特開平７−１４９９５５号公報に
は、エポキシ化天然ゴムをゴム成分として有するゴム組
成物にシリカを配合することにより耐摩耗性等の特性が
改善され得るとする、硫黄硬化性のタイヤ用ゴム組成物
が開示されている。

【０００５】また、特開平７−２７８４１１号公報に
は、耐熱性を改善するために、エポキシ基を有するエラ
ストマーに無機充填剤を配合したエラストマー組成物が
開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来提
案されてきたシリカ充填ゴム組成物の改良技術は、必ず
しも十分に満足の得られるものではなかった。

【０００７】すなわち、シリカカップリング剤の従来の
如き使用は、コスト高、押出し時のアルコールの発生と
いった問題を有している。しかし、エポキシ基を有しな
いゴムポリマーにシリカを充填したゴム組成物において
は、シリカカップリング剤が存在しないと加硫ゴムの弾
性率が低下し、またシリカの分散性の低下や、耐摩耗性
の低下を招くことになる。

【０００８】また、上記特開平７−１４９９５５号公報
に開示されているように、シリカ充填ゴムゴム組成物に
エポキシ化天然ゴムを用いても、かかるエポキシ化天然
ゴムは耐熱老化性が悪いために、経年変化により破壊物
性の低下をきたすことになる。さらに、上記特開平７−
２７８４１１号公報に開示された、エポキシ基含有エラ
ストマーに無機充填剤を配合したエラストマー組成物に
おいては、エポキシ基含有モノマーの使用量が全モノマ
ーの０．１〜５重量％と低いレベルにあり、シリカを補
強するには十分ではなかった。

【０００９】そこで本発明の目的は、シリカカップリン
グ剤未配合若しくは低配合のシリカ充填ゴム組成物にお
いて、弾性率の実質的低下を招くことなく耐熱老化性の
改善されたゴム組成物を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意検討した結果、特定のエポキシ化
変性スチレン−ブタジエンゴムおよび／またはブタジエ
ンゴムをゴム成分中に所定量含有せしめ、かつシリカを
所定量配合することにより上記目的を達成し得ることを
見出し、本発明を完成するに至った。

【００１１】すなわち、本発明のゴム組成物は、ブタジ
エン部のエポキシ化率が５〜８５モル％のエポキシ化変
性スチレン−ブタジエンゴムおよび／またはブタジエン
ゴムをゴム成分中に５重量％以上含有し、かつ該ゴム成
分１００重量部に対してシリカを５〜８５重量部含有し
てなることを特徴とするものである。

【００１２】本発明においては、シリカカップリング剤
の配合量が上記ゴム成分１００重量部に対して８．５重
量部以下であることが好ましい。

【００１３】また、上記ブタジエン部のエポキシ化率が
１５〜３０モル％であることが好ましい。

【００１４】さらに、上記エポキシ化変性スチレン−ブ
タジエンゴムおよび／またはブタジエンゴムが−５５〜
５℃の範囲内に損失係数（ｔａｎδ）値のピーク温度を
有することが好ましい。

【００１５】以下に、本発明の効果発現のメカニズムに
ついて説明する。エポキシ基含有ポリマーとシリカの表
面は、次式、 に示されるような反応が起こり、結果として高い補強性
が得られる。

【００１６】ここで、エポキシ化天然ゴムにおいては、
シス−１，４結合が１００％といわれている天然ゴムの
シス−１，４−ポリイソプレンが次式、 に示されるように変性され、そのため、エポキシ化され
た部分で主鎖切断されやすく、破壊物性の低下を招いて
いる。

【００１７】これに対して、本発明において使用するエ
ポキシ化変性スチレン−ブタジエンゴムやエポキシ化変
性ブタジエンゴムにおいては、不飽和結合を側鎖にもつ
スチレン−ブタジエンゴムおよびブタジエンゴムの該側
鎖が次式、 に示されるようにエポキシ化されるので、エポキシ化天
然ゴムに比べ主鎖に対する影響がない。よって、主鎖切
断が起こりにくく、破壊物性が低下しにくいという特徴
がある。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明のゴム組成物においては、
使用するスチレン−ブタジエンゴムおよび／またはブタ
ジエンゴムにおけるブタジエン部のエポキシ化率が５〜
８５モル％である。かかるブタジエン部のエポキシ化率
が５モル％未満であると弾性率を高める効果が得られ
ず、一方８５モル％を超えると分散性、低温脆化性が悪
化する。エポキシ化率が１５〜３０モル％のときは側鎖
ビニル部のエポキシ化の割合が高いために主鎖切断が特
に起きにくく、良好な耐熱老化性が得られるため、特に
好ましい。

【００１９】また、エポキシ化変性スチレン−ブタジエ
ンゴムおよび／またはブタジエンゴムのゴム成分中に占
める割合は５重量％以上である。５重量％未満であると
加硫ゴムの弾性率を高める効果が得られない。

【００２０】上述のエポキシ化変性スチレン−ブタジエ
ンゴムやブタジエンゴムにおけるブタジエン部のエポキ
シ化は、例えば、過酸化水素−カルボン酸法等の常法に
より行うことができる。

【００２１】また、本発明においては、ゴム成分１００
重量部に対してシリカが５〜８５重量部含まれる。シリ
カの配合量が５重量部未満ではシリカ配合による補強効
果が得られず、一方８４重量部を超えるとムーニー粘度
が高くなり、混練が困難となって加工性に劣る。

【００２２】本発明のゴム組成物には、シリカカップリ
ング剤を配合することもできるが、ゴム成分１００重量
部に対して８．５重量部以下とすることが好ましい。こ
れは、シリカカップリング剤使用によるコストの上昇お
よび押出し時のアルコールの発生といった問題を回避す
るためである。

【００２３】また、上記エポキシ化変性スチレン−ブタ
ジエンゴムおよび／またはブタジエンゴムが−５５〜５
℃の範囲内に損失係数（ｔａｎδ）値のピーク温度を有
することが好ましい。損失係数（ｔａｎδ）値のピーク
温度が、−５５℃よりも低いとゴムの摩擦特性が悪化
し、一方５℃を超えると低温脆化性が悪化する。

【００２４】本発明のゴム組成物においては、上述のエ
ポキシ化変性スチレン−ブタジエンゴムおよび／または
ブタジエンゴムとブレンドする他のゴム成分は特に限定
されず、例えば、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−
ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、
天然ゴム（ＮＲ）、スチレン−イソプレンゴム（ＳＩ
Ｒ）、スチレン−イソプレン−ブタジエンゴム（ＳＩＢ
Ｒ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）等を挙げることができ
る。また、使用するシリカの種類も制限されるべきもの
ではない。また、補強剤としてカーボンブラックを併用
することができ、かかるカーボンブラックの種類も制限
されるべきものではない。さらに、本発明のタイヤ用ゴ
ム組成物には、上記成分の外、通常ゴム組成物に用いら
れる老化防止剤、ワックス、加硫促進剤等の配合剤、ま
たシリカ含有ゴム組成物に用いられるシランカップリン
グ剤、分散剤等を適宜配合することができる。

【００２５】

【実施例】次に本発明を実施例および比較例により具体
的に説明する。 ［実施例１〜４、比較例１〜３］下記の表１に示す配合
処方（重量部）に従い、ゴムをバンバリー中で混練して
各種ゴム組成物を調製した。得られたゴム組成物につい
て、硬度、３００％伸長時の弾性率、２５℃での反発弾
性、および熱老化変化率（引張強さ、伸びの変化率）に
ついて評価を行った。評価方法を以下に示す。

【００２６】（イ）硬度 ＪＩＳ−Ｋ−６３０１に準拠したスプリング硬さＡ型に
よる硬さである。

【００２７】（ロ）３００％伸長時の弾性率、２５℃で
の反発弾性、熱老化変化率（引張強さおよび伸びの変化
率） 加硫物物性として、ＪＩＳ Ｋ ６３０１に従って測定
した。

【００２８】硬度、３００％弾性率および反発弾性は比
較例１の値を１００として指数表示した。

【００２９】熱老化性変化率（引張強さおよび伸びの変
化率）は、ＪＩＳ Ｋ６３０１ ６．３空気加熱老化試
験に従い、１００℃、２４時間老化後、測定された物性
の加熱前物性との変化率で示した。得られた結果を下記
の表１に併記する。

【００３０】

【表１】 １）マレーシア天然ゴム公社製ＥＮＲ２５（エポキシ化
率２５％の天然ゴム） ２）日本合成ゴム（株）製ＳＢＲ＃１５００ ３）スチレン５重量％の乳化重合ＳＢＲのブタジエン部
を過酸化水素−カルボン酸法により、常法にて１８モル
％エポキシ化したスチレン−ブタジエンゴム ４）Ｄｅｇｕｓｓａ社製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 １００％） ５）日本シリカ（株）製ＶＮ３

【００３１】上記表１から以下のことが確かめられた。
実施例２および４から分かるように、エポキシ化変性ス
チレン−ブタジエンゴムを用いた場合、シリカカップリ
ング剤を用いなくとも良好な硫黄硬化特性が得られ、特
にゴム材としてすべてエポキシ化変性スチレン−ブタジ
エンゴムを用いた実施例４においては、シリカカップリ
ング剤を用いた比較例１よりも優れた硬化特性が得らて
いる。このように、本発明のゴム組成物においては未加
硫粘度の上昇をもたらし易いシリカカップリング剤を使
用しなくとも優れた硬化特性が得られるため、シリカカ
ップリング剤の使用に基づく押出し性やゴム肌の問題、
および押出し時にアルコールが発生するといった問題を
回避することができる。

【００３２】また、実施例１および３においては、エポ
キシ化変性スチレン−ブタジエンゴムを用いると同時に
シリカカップリング剤を併用した場合を示しており、こ
の場合は硬度と弾性率が比較例１に比し高く、特にゴム
材としてすべてエポキシ化変性スチレン−ブタジエンゴ
ムを用いた実施例３においては、大幅に硬度と弾性率が
上昇している。

【００３３】これに対して、エポキシ化天然ゴムを用い
た比較例２においては、比較例１に比し耐熱老化性に劣
り、また、通常のスチレン−ブタジエンゴムを用いシリ
カカップリング剤を用いていない比較例３においては弾
性率の低下が顕著である。

【００３４】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明のゴム
組成物においては、特定のエポキシ化変性スチレン−ブ
タジエンゴムおよび／またはブタジエンゴムをゴム成分
中に所定量含有せしめ、かつシリカを所定量配合したこ
とにより、弾性率の実質的低下を招くことなく耐熱老化
性を改善することができ、例えば、タイヤのトレッドや
カーカスプライのコーティングゴムとして好適に使用す
ることができる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ブタジエン部のエポキシ化率が５〜８５
   モル％のエポキシ化変性スチレン−ブタジエンゴムおよ
   び／またはブタジエンゴムをゴム成分中に５重量％以上
   含有し、かつ該ゴム成分１００重量部に対してシリカを
   ５〜８５重量部含有してなることを特徴とするゴム組成
   物。
2. 【請求項２】 シリカカップリング剤の配合量が上記ゴ
   ム成分１００重量部に対して８．５重量部以下である請
   求項１記載のゴム組成物。
3. 【請求項３】 上記ブタジエン部のエポキシ化率が１５
   〜３０モル％である請求項１または２記載のゴム組成
   物。
4. 【請求項４】 上記エポキシ化変性スチレン−ブタジエ
   ンゴムおよび／またはブタジエンゴムが−５５〜５℃の
   範囲内に損失係数（ｔａｎδ）値のピーク温度を有する
   請求項１〜３のうちいずれか一項記載のゴム組成物。