JP2005068194A - タイヤ用ゴム組成物及びそれを用いた空気入りタイヤ - Google Patents
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- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
【課題】ウェットスキッド抵抗及び転がり抵抗を両立させたゴム組成物の提供。
【解決手段】スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）を含むジエン系ゴム１００重量部及び平均粒子サイズが１〜２００μｍのメタ珪酸カルシウムの粉体５〜５０重量部を含むゴム組成物。
【選択図】 なし
【解決手段】スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）を含むジエン系ゴム１００重量部及び平均粒子サイズが１〜２００μｍのメタ珪酸カルシウムの粉体５〜５０重量部を含むゴム組成物。
【選択図】 なし
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はタイヤ用ゴム組成物及びそれを用いた空気入りタイヤに関し、更に詳しくはウェットスキッドと転がり抵抗とを両立させたゴム組成物及びそれをトレッド部に用いた空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ジエン系ゴムにシリカを配合することによりゴム組成物のウェット性能向上と転がり抵抗を低減させる技術が知られている。同様にデンプン粒子やセルロース粒子などの極性フィラーをジエン系ゴムに配合することによって同様な効果を得る試みがなされており、補強性の低い極性粒子の配合にてウェット性能が改良されることが知られている（特許文献１及び２参照）。しかしながら、このような配合剤の添加では摩耗性能が大幅に悪化するという欠点がある。
【０００３】
【特許文献１】
特開１９９８−１７７１３号公報
【特許文献２】
特開２００１−８９５９９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前述の従来技術の現状に鑑み、耐摩耗性を大きく低下させることなく、ウェットスキッド抵抗及び転がり抵抗を両立させたゴム組成物を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に従えば、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）を含むジエン系ゴム１００重量部及び平均粒子サイズが１〜２００μｍのメタ珪酸カルシウムの粉体５〜５０重量部を含んでなるゴム組成物が提供される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、ＳＢＲを主体とする夏仕様の乗用車用ラジアルタイヤ用ゴム配合に、メタ珪酸カルシウムを主成分とする粉体（例えばウォラストナイト、珪灰石）とシランカップリング剤を配合し、メタ珪酸カルシウムの極性基とシランカップリング剤が反応する条件にてゴムの混練りを行い、加硫することによって、所望の物性が得られることを見出した。
【０００７】
本発明のゴム組成物においては、ジエン系ゴム中のＳＢＲの比率が３０重量％以上、好ましくは５０〜１００重量％でＳＢＲとポリブタジエンゴム（ＢＲ）を合わせたゴムの比率は全ゴム量に対して６０重量％以上、好ましくは７５〜１００重量％である。ＳＢＲの配合量が少な過ぎるとｔａｎδのバランスを適正に保ちにくくなるおそれがあるので好ましくない。
【０００８】
本発明において使用するＳＢＲ及びＢＲ以外のジエン系ゴムとしては、例えば天然ゴム（ＮＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴムなどをあげることができ、これらは単独又は任意のブレンドとして使用することができる。なお、ＳＢＲ及びＢＲとしては、特に限定はないが、所望の低転動抵抗と耐摩耗性、低温性能とを両立させて向上させるためにはガラス転移温度（Ｔｇ）が−４５℃〜−１５℃の範囲にあることが好ましい。
【０００９】
本発明において使用するメタケイ酸カルシウム粉体は平均粒子サイズが１〜２００μｍ、好ましくは５０〜１００μｍのものをジエン系ゴム１００重量部に対し、５〜５０重量部、好ましくは１０〜３０重量部配合する。この配合量が少な過ぎると所望の効果が得られず、逆に多過ぎると耐摩耗性が悪化するので好ましくない。一方、前記粒子径が大き過ぎると、加硫ゴムの強度が低下するので好ましくない。
【００１０】
本発明において使用するメタケイ酸カルシウムは珪灰石とも呼ばれ、ＳｉＯ４ が２つのＯ原子を共有して一次元無限鎖（ＳｉＯ３ ）ｎ ２ｎ−をつくった巨大イオン構造をしており、ＮＹＣＯ Ｍｉｎｅｒａｌｓ，Ｉｎｃからウォラストナイト（Ｗｏｌｌａｓｔｏｎｉｔｅ）として市販されているものを使用することができる。
【００１１】
本発明に従えば前記ゴム組成物に硫黄及び含硫黄シランカップリング剤を配合するのが好ましい。これらの配合量はメタケイ酸カルシウムの配合量に対し５〜２５重量％、好ましくは７〜１２重量％である。この配合量が少な過ぎると所望のカップリング効果が得られにくいので好ましくなく、逆に多過ぎるとゴムが加工中に早期加硫してしまうおそれがあるので好ましくない。
【００１２】
本発明に従ったゴム組成物は一般的な方法で製造することができるが、ジエン系ゴム及びメタ珪酸カルシウムを含み、硫黄及び加硫助剤を含まない配合成分を、放出時の最高到達温度が１４０℃以上となるように密閉式混練機で混練し、その混合より後の加工段階において、ジエン系ゴムとメタ珪酸カルシウムを含むゴム組成物を硫黄及び加硫助剤と共に混練りするのが好ましい。
【００１３】
本発明に係るゴム組成物には、前記した成分に加えて、カーボンブラックやシリカなどのその他の補強剤（フィラー）、加硫促進剤、各種オイル、老化防止剤、可塑剤などのタイヤ用、その他一般ゴム用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は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。
【００１４】
【実施例】
以下、実施例によって本発明を更に説明するが、本発明の範囲をこれらの実施例に限定するものでないことはいうまでもない。
【００１５】
実施例１及び比較例１〜３
サンプルの調製
表Ｉに示す配合において、加硫促進剤と硫黄を除く成分を１．７リットルの密閉型ミキサーで５分間混練し、１６５±５℃に達したときに放出してマスターバッチを得た。このマスターバッチに加硫促進剤と硫黄をオープンロールで混練し、ゴム組成物を得た。
【００１６】
次に得られたゴム組成物を１５×１５×０．２ｃｍの金型中で１５５℃で３０分間加硫して加硫ゴムシートを調製し、以下に示す試験法で加硫ゴムの物性を測定した。結果は表Ｉに示す。
【００１７】
ゴム物性評価試験法
ｔａｎδ：伸長型粘弾性測定機（東洋精機（株）製）を使用して初期伸長１０％、歪率±２％、周波数２０Ｈｚ条件で０℃及び６０℃で測定した。結果は比較例１の値を１００として指数表示した。
【００１８】
反発弾性：ＪＩＳ Ｋ−６２５５に準拠して測定し、比較例１の値を１００として指数表示した。
【００１９】
耐摩耗性：ランボーン摩擦試験機（岩本製作所（株）製）を使用して荷重５Ｎ、スリップ率２５％、時間９分、室温条件で測定し、比較例１の値を１００として指数表示した。この数値が大きいほど耐摩耗性は良好である。
【００２０】
【表１】
【００２１】
表Ｉ脚注
＊１：天然ゴム（ＲＳＳ＃３）
＊２：日本ゼオン（株）製ＮＩＰＯＬ ９５２８
＊３：東海カーボン（株）製シースト９
＊４：日本シリカ工業（株）製ニップシールＡＱ
＊５：興人（株）製Ｄ１０
＊６：ＮＹＣＯ Ｍｉｎｅｒａｌｓ Ｉｎｃ．製ウォラストナイトＮＹＡＤ １２５０（平均粒径４．５μｍ）
＊７：正同化学工業（株）製酸化亜鉛３号
＊８：日本油脂（株）製ビーズステアリン酸
＊９：フレキシス社製ＳＡＮＴＯＦＬＥＸ ６ＰＰＤ
＊１０：大内新興化学工業（株）製サンノック
＊１１：富士興産（株）製アロマオイル
＊１２：Ｄｅｇｕｓｓａ社製Ｓｉ−６９
＊１３：鶴見化学（株）製粉末硫黄
＊１４：フレキシス社製ＳＡＮＴＯＣＵＲＥ ＮＳ
【００２２】
【発明の効果】
以上の通り、本発明に従えば、比較例に比べて低温ｔａｎδが高く、高温ｔａｎδが低く、低温反発弾性が低く、高温反発弾性が高く、そして耐摩耗性能の大きな低下が起らないゴム組成物を得ることができる。このゴム組成物をトレッド部に用いて空気入りタイヤを製造することによって、ウェットスキッドと低転がり抵抗が両立したタイヤを得ることができ、従来のシリカ配合よりもウェット性能の向上と転がり抵抗の低減の効果が大きく、シリカ以外の極性フィラー（セルロース粉体）よりも耐摩耗性の低下度合いが著しく小さいタイヤを得ることができる。
【発明の属する技術分野】
本発明はタイヤ用ゴム組成物及びそれを用いた空気入りタイヤに関し、更に詳しくはウェットスキッドと転がり抵抗とを両立させたゴム組成物及びそれをトレッド部に用いた空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ジエン系ゴムにシリカを配合することによりゴム組成物のウェット性能向上と転がり抵抗を低減させる技術が知られている。同様にデンプン粒子やセルロース粒子などの極性フィラーをジエン系ゴムに配合することによって同様な効果を得る試みがなされており、補強性の低い極性粒子の配合にてウェット性能が改良されることが知られている（特許文献１及び２参照）。しかしながら、このような配合剤の添加では摩耗性能が大幅に悪化するという欠点がある。
【０００３】
【特許文献１】
特開１９９８−１７７１３号公報
【特許文献２】
特開２００１−８９５９９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前述の従来技術の現状に鑑み、耐摩耗性を大きく低下させることなく、ウェットスキッド抵抗及び転がり抵抗を両立させたゴム組成物を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に従えば、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）を含むジエン系ゴム１００重量部及び平均粒子サイズが１〜２００μｍのメタ珪酸カルシウムの粉体５〜５０重量部を含んでなるゴム組成物が提供される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、ＳＢＲを主体とする夏仕様の乗用車用ラジアルタイヤ用ゴム配合に、メタ珪酸カルシウムを主成分とする粉体（例えばウォラストナイト、珪灰石）とシランカップリング剤を配合し、メタ珪酸カルシウムの極性基とシランカップリング剤が反応する条件にてゴムの混練りを行い、加硫することによって、所望の物性が得られることを見出した。
【０００７】
本発明のゴム組成物においては、ジエン系ゴム中のＳＢＲの比率が３０重量％以上、好ましくは５０〜１００重量％でＳＢＲとポリブタジエンゴム（ＢＲ）を合わせたゴムの比率は全ゴム量に対して６０重量％以上、好ましくは７５〜１００重量％である。ＳＢＲの配合量が少な過ぎるとｔａｎδのバランスを適正に保ちにくくなるおそれがあるので好ましくない。
【０００８】
本発明において使用するＳＢＲ及びＢＲ以外のジエン系ゴムとしては、例えば天然ゴム（ＮＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴムなどをあげることができ、これらは単独又は任意のブレンドとして使用することができる。なお、ＳＢＲ及びＢＲとしては、特に限定はないが、所望の低転動抵抗と耐摩耗性、低温性能とを両立させて向上させるためにはガラス転移温度（Ｔｇ）が−４５℃〜−１５℃の範囲にあることが好ましい。
【０００９】
本発明において使用するメタケイ酸カルシウム粉体は平均粒子サイズが１〜２００μｍ、好ましくは５０〜１００μｍのものをジエン系ゴム１００重量部に対し、５〜５０重量部、好ましくは１０〜３０重量部配合する。この配合量が少な過ぎると所望の効果が得られず、逆に多過ぎると耐摩耗性が悪化するので好ましくない。一方、前記粒子径が大き過ぎると、加硫ゴムの強度が低下するので好ましくない。
【００１０】
本発明において使用するメタケイ酸カルシウムは珪灰石とも呼ばれ、ＳｉＯ４ が２つのＯ原子を共有して一次元無限鎖（ＳｉＯ３ ）ｎ ２ｎ−をつくった巨大イオン構造をしており、ＮＹＣＯ Ｍｉｎｅｒａｌｓ，Ｉｎｃからウォラストナイト（Ｗｏｌｌａｓｔｏｎｉｔｅ）として市販されているものを使用することができる。
【００１１】
本発明に従えば前記ゴム組成物に硫黄及び含硫黄シランカップリング剤を配合するのが好ましい。これらの配合量はメタケイ酸カルシウムの配合量に対し５〜２５重量％、好ましくは７〜１２重量％である。この配合量が少な過ぎると所望のカップリング効果が得られにくいので好ましくなく、逆に多過ぎるとゴムが加工中に早期加硫してしまうおそれがあるので好ましくない。
【００１２】
本発明に従ったゴム組成物は一般的な方法で製造することができるが、ジエン系ゴム及びメタ珪酸カルシウムを含み、硫黄及び加硫助剤を含まない配合成分を、放出時の最高到達温度が１４０℃以上となるように密閉式混練機で混練し、その混合より後の加工段階において、ジエン系ゴムとメタ珪酸カルシウムを含むゴム組成物を硫黄及び加硫助剤と共に混練りするのが好ましい。
【００１３】
本発明に係るゴム組成物には、前記した成分に加えて、カーボンブラックやシリカなどのその他の補強剤（フィラー）、加硫促進剤、各種オイル、老化防止剤、可塑剤などのタイヤ用、その他一般ゴム用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は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。
【００１４】
【実施例】
以下、実施例によって本発明を更に説明するが、本発明の範囲をこれらの実施例に限定するものでないことはいうまでもない。
【００１５】
実施例１及び比較例１〜３
サンプルの調製
表Ｉに示す配合において、加硫促進剤と硫黄を除く成分を１．７リットルの密閉型ミキサーで５分間混練し、１６５±５℃に達したときに放出してマスターバッチを得た。このマスターバッチに加硫促進剤と硫黄をオープンロールで混練し、ゴム組成物を得た。
【００１６】
次に得られたゴム組成物を１５×１５×０．２ｃｍの金型中で１５５℃で３０分間加硫して加硫ゴムシートを調製し、以下に示す試験法で加硫ゴムの物性を測定した。結果は表Ｉに示す。
【００１７】
ゴム物性評価試験法
ｔａｎδ：伸長型粘弾性測定機（東洋精機（株）製）を使用して初期伸長１０％、歪率±２％、周波数２０Ｈｚ条件で０℃及び６０℃で測定した。結果は比較例１の値を１００として指数表示した。
【００１８】
反発弾性：ＪＩＳ Ｋ−６２５５に準拠して測定し、比較例１の値を１００として指数表示した。
【００１９】
耐摩耗性：ランボーン摩擦試験機（岩本製作所（株）製）を使用して荷重５Ｎ、スリップ率２５％、時間９分、室温条件で測定し、比較例１の値を１００として指数表示した。この数値が大きいほど耐摩耗性は良好である。
【００２０】
【表１】
表Ｉ脚注
＊１：天然ゴム（ＲＳＳ＃３）
＊２：日本ゼオン（株）製ＮＩＰＯＬ ９５２８
＊３：東海カーボン（株）製シースト９
＊４：日本シリカ工業（株）製ニップシールＡＱ
＊５：興人（株）製Ｄ１０
＊６：ＮＹＣＯ Ｍｉｎｅｒａｌｓ Ｉｎｃ．製ウォラストナイトＮＹＡＤ １２５０（平均粒径４．５μｍ）
＊７：正同化学工業（株）製酸化亜鉛３号
＊８：日本油脂（株）製ビーズステアリン酸
＊９：フレキシス社製ＳＡＮＴＯＦＬＥＸ ６ＰＰＤ
＊１０：大内新興化学工業（株）製サンノック
＊１１：富士興産（株）製アロマオイル
＊１２：Ｄｅｇｕｓｓａ社製Ｓｉ−６９
＊１３：鶴見化学（株）製粉末硫黄
＊１４：フレキシス社製ＳＡＮＴＯＣＵＲＥ ＮＳ
【００２２】
【発明の効果】
以上の通り、本発明に従えば、比較例に比べて低温ｔａｎδが高く、高温ｔａｎδが低く、低温反発弾性が低く、高温反発弾性が高く、そして耐摩耗性能の大きな低下が起らないゴム組成物を得ることができる。このゴム組成物をトレッド部に用いて空気入りタイヤを製造することによって、ウェットスキッドと低転がり抵抗が両立したタイヤを得ることができ、従来のシリカ配合よりもウェット性能の向上と転がり抵抗の低減の効果が大きく、シリカ以外の極性フィラー（セルロース粉体）よりも耐摩耗性の低下度合いが著しく小さいタイヤを得ることができる。
Claims (5)
- スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）を含むジエン系ゴム１００重量部及び平均粒子サイズが１〜２００μｍのメタ珪酸カルシウムの粉体５〜５０重量部を含んでなるゴム組成物。
- メタ珪酸カルシウムの配合量に対して５〜２５重量％の量の硫黄及びシラノール基を有する含硫黄シランカップリング剤を更に含む請求項１に記載のゴム組成物。
- ジエン系ゴム成分中のスチレン−ブタジエン共重合体ゴムの含有量が３０重量％以上であり、かつジエン系ゴム成分中のスチレン−ブタジエン共重合体ゴムとポリブタジエンゴムとの合計含有量が６０重量％以上である請求項１又は２に記載のゴム組成物。
- ジエン系ゴム及びメタ珪酸カルシウムを含み、硫黄及び加硫助剤を含まない配合成分を、放出時の最高到達温度が１４０℃以上となるように密閉式混練機で混練りし、その混合より後の加工段階において、ジエン系ゴムとメタ珪酸カルシウムを含むゴム組成物を硫黄及び加硫助剤と共に混練りすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のゴム組成物の製造方法。
- 請求項１〜３のいずれか１項に記載のゴム組成物又は請求項４に記載の製造方法によって得られたゴム組成物を、タイヤトレッド部に用いた空気入りタイヤ。
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