JP2008150435A - タイヤ用ゴム組成物及び空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】加工性を損なうことなく、タイヤの操縦安定性、低燃費性及び耐摩耗性を両立させるタイヤ用ゴム組成物、及び、該ゴム組成物を用いた空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】ジエン系ゴム１００重量部に対して、シリカなどの充填剤３０〜１２０重量部と、脂肪酸金属塩及び脂肪酸アミドから選択される少なくとも一種の化合物（Ａ）１〜１０重量部と、トリメチロールプロパンなどの三価アルコール及びその誘導体のポリエーテルから選択される少なくとも一種の化合物（Ｂ）１〜１０重量部とを含有し、前記化合物（Ａ）と前記化合物（Ｂ）の重量比がＡ／Ｂ＝０．２５〜５であるタイヤ用ゴム組成物である。
【選択図】なし

Description

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するものである。

近年、自動車のタイヤに要求される特性は、低燃費性のほか、操縦安定性、耐摩耗性、乗り心地性など多岐にわたり、これらの性能を向上するために、充填剤としてシリカが利用されている。

しかしながら、低燃費性を向上されるためにシリカを配合すると、ゴム組成物の混合中におけるシリカの分散が困難となり、粘度が上昇して、混合ステップの増加、押出速度の低下などの加工性の面で問題が生じる。

そこで、加工性を改善するために、脂肪酸金属塩を添加することが提案されている（下記特許文献１及び２参照）。脂肪酸金属塩は、粘度低減効果を持つことから加工性改善につながるものではあるが、加硫阻害の因子になる場合もあり、また、ゴム硬度の低下により剛性が低下することで操縦安定性が悪化したり、耐摩耗性が低下するという新たな問題を生じる。

また、加工性改良の手法として、ポリエーテルやその誘導体を添加することも提案されている（下記特許文献３〜５参照）。ポリエーテル及びその誘導体は、シリカの分散性を向上することで、粘度低減効果、耐摩耗性改良効果を奏するものであるが、スコーチが早くなって別の意味での加工性を損なうことになり、また、粘度低減効果が脂肪酸金属塩に比べて小さいという欠点がある。

ところで、特許文献５は、上記のように加工性を改善するためにポリエーテルを添加することを特徴とするものであるが、同文献の段落００２１には、ゴム、フィラー、ポリエーテル、ゴム用助剤および架橋剤に加えて、任意成分として、脂肪酸の亜鉛塩を配合してもよいことが記載されている。しかしながら、特許文献５には、具体的にポリエーテルと脂肪酸亜鉛を組み合わせた例は記載されておらず、両者の組合せにより如何なる効果が奏されるかについても開示されていない。
特開２００２−０９７３０４号公報 特開平９−１５１２７６号公報 特開２００５−３４３９６３号公報 特開２００３−１２８８４０号公報 特開２００１−２６１８９０号公報

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、加工性を損なうことなく、タイヤの操縦安定性、低燃費性及び耐摩耗性を両立させることができるタイヤ用ゴム組成物、及びそれを用いた空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本発明に係るタイヤ用ゴム組成物は、ジエン系ゴム１００重量部に対して、充填剤３０〜１２０重量部と、脂肪酸金属塩及び脂肪酸アミドから選択される少なくとも一種の化合物（Ａ）１〜１０重量部と、三価アルコール及びそのポリエーテル誘導体から選択される少なくとも一種の化合物（Ｂ）１〜１０重量部とを含有し、前記化合物（Ａ）と前記化合物（Ｂ）の重量比がＡ／Ｂ＝０．２５〜５であることを特徴とするものである。

また、本発明に係る空気入りタイヤは、上記ゴム組成物からなるトレッドを有するものである。

本発明によれば、脂肪酸金属塩又は脂肪酸アミドからなる化合物（Ａ）と、三価アルコール又はその誘導体のポリエーテルからなる化合物（Ｂ）とを、上記所定の比率で組み合わせたことにより、スコーチ性を損なうことなく混合時の粘度を低減して加工性を確保することができ、また、このように加工性を維持しながら、ゴム硬度の維持によるタイヤの操縦安定性と、低燃費性および耐摩耗性との両立を図ることができる。

以下、本発明の実施に関連する事項について詳細に説明する。

本発明のゴム組成物において、上記ジエン系ゴムとしては、タイヤ用ゴム組成物において一般に用いられる各種ジエン系ゴムを用いることができ、例えば、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、スチレン−イソプレンゴム、ブタジエン−イソプレンゴム、ニトリルゴムなどが挙げられる。これらはそれぞれ単独で用いても２種以上併用してもよい。上記の中でも、ジエン系ゴムとしては、スチレン−ブタジエンゴムの単独、又は、スチレン−ブタジエンゴムと他のジエン系ゴムとのブレンドであることが好ましく、この場合のブレンドされる他のジエン系ゴムとしては、天然ゴム又はブタジエンゴムが好ましい。

本発明のゴム組成物において、上記充填剤としては、シリカ、クレー、タルクなどの白色系無機充填剤や、カーボンブラックなどを用いることができる。好ましくは、低燃費性、湿潤路面での制動性能の点からシリカを用いることであり、シリカ単独、又は、シリカとカーボンブラックの併用が好ましい。シリカとカーボンブラックは、シリカ／カーボンブラック＝０．７／１〜１／０の比率で配合されることが好ましい。

充填剤の配合割合は、ジエン系ゴム１００重量部に対して、３０〜１２０重量部であり、好ましくは５０〜１００重量部である。

シリカを配合する場合、ゴム組成物には、シリカとジエン系ゴムとを結合させるシランカップリング剤を配合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、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（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）テトラスルフィド、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、３−ニトロプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシランなどが挙げられる。シランカップリング剤は、シリカ１００重量部に対して、通常１〜２０重量部配合される。

本発明のゴム組成物には、脂肪酸金属塩及び脂肪酸アミドから選択される少なくとも一種の化合物（Ａ）が配合される。かかる化合物（Ａ）を配合することにより、主として潤滑作用による粘度低減効果が奏され、加工性を向上することができる。

上記脂肪酸金属塩における脂肪酸としては、特に限定されないが、炭素数５〜３６の飽和又は不飽和脂肪酸が挙げられ、より好ましくは、例えば、オクタン酸、ラウリン酸、ステアリン酸、オクテン酸、オレイン酸、エイコサン酸などが挙げられ、更に好ましくは、ラウリン酸、ステアリン酸、オレイン酸、エイコサン酸である。金属塩としては、例えば、ナトリウム塩、カリウム塩などのアルカリ金属塩、マグネシウム塩、カルシウム塩などのアルカリ土類金属塩、亜鉛塩、コバルト塩、銅塩などの遷移金属塩などが挙げられる。これらの中でも、亜鉛塩が特に好ましい。

上記脂肪酸アミドにおける脂肪酸としても、特に限定されないが、脂肪酸金属塩と同様、炭素数５〜３６の飽和又は不飽和脂肪酸が挙げられ、オクタン酸、ラウリン酸、ステアリン酸、オクテン酸、オレイン酸、エイコサン酸などが好ましい例として挙げられる。

本発明のゴム組成物には、三価アルコール及びそのポリエーテル誘導体から選択される少なくとも一種の化合物（Ｂ）が配合される。かかる化合物（Ｂ）を配合することにより、シリカの分散性改良効果による粘度低減が図られて加工性を改良することでき、また、耐摩耗性改良効果が得られる。

上記三価アルコールとしては、炭素数３〜２４の三価アルカントリオールを用いることができ、例えば、グリセリン、１，２，３−ブタントリオール、２−メチル−１，２，３−プロパントリオール、２−メチル−２，３，４−ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパンなどが挙げられる。好ましくは、トリメチロールプロパン（ＴＭＰ）である。

また、三価アルコールの誘導体としてのポリエーテル（即ち、ポリエーテル誘導体）としては、三価アルコールに、エチレンオキシドやプロピレンオキシドなどのアルキレンオキシドを付加したポリエーテル化合物が好ましく、より好ましくは、トリメチロールプロパンにアルキレンオキシドを付加した化合物である。アルキレンオキシドの付加モル数は、三価アルコールのヒドロキシル基１モルにつき、０．７〜７モルであることが好ましく、より好ましくは０．７〜３モルである。

上記化合物（Ａ）の配合割合は、ジエン系ゴム１００重量部に対して、１〜１０重量部であり、より好ましくは２〜５重量部である。また、上記化合物（Ｂ）の配合割合は、ジエン系ゴム１００重量部に対して、１〜１０重量部であり、より好ましくは２〜５重量部である。また、化合物（Ａ）と化合物（Ｂ）の配合比率は、重量比で、Ａ／Ｂ＝０．２５〜５であり、より好ましくは０．６〜２．５であり、更に好ましくは１〜２．５である。両者の配合比率が、上記範囲外であると、スコーチ性を含めた加工性を維持しながら、タイヤの操縦安定性と、低燃費性および耐摩耗性との両立を図ることができない。すなわち、化合物（Ａ）は、粘度低減効果に優れるものの、ゴム硬度低下、耐摩耗性低下を引き起こし、場合によっては加硫阻害の因子にもなる。一方、化合物（Ｂ）は、粘度低減効果を有し、耐摩耗性を改良するが、スコーチ性に劣るという欠点がある。このような化合物（Ａ）と化合物（Ｂ）を組み合わせて相乗効果を発揮させるためには、特定の配合比率があり、本発明によれば、上記範囲内で両化合物を併用することにより、スコーチ性を改良し、その他物性への影響がほとんどなく、かつ低燃費性も改良できるという優れた効果が奏される。

本発明のゴム組成物には、上記した成分の他に、老化防止剤、亜鉛華、ステアリン酸、軟化剤、加硫剤、加硫促進剤など、タイヤトレッド用ゴム組成物において一般に使用される各種添加剤を配合することができる。

本発明のゴム組成物は、空気入りタイヤのトレッド部やサイドウォール部など種々の部位に用いることができるが、特には、トレッド部に用いることが好ましい。その場合、常法に従い加硫成形することにより、空気入りタイヤのトレッドを形成することができる。

以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

（ゴム組成物の調製）
バンバリーミキサーを使用し、下記表１に示す配合に従い、ゴム組成物を調製した。表中の各成分の詳細は以下の通りである。

・ＳＳＢＲ：溶液重合スチレン−ブタジエンゴム、バイエル製「ＶＳＬ５０２５−０ＨＭ」、
・ＢＲ：ブタジエンゴム、宇部興産製「ＢＲ１５０Ｂ」、
・シリカ：東ソーシリカ製「ニップシールＡＱ」、
・カーボン：カーボンブラック、三菱化学製「ダイヤブラックＮ３３９」、
・カップリング剤：デグサ製のポリスルフィドシラン「Ｓｉ−６９」。

・脂肪酸亜鉛：ラインケミー製「アクチプラストＰＰ」、
・脂肪酸アミド：ラインケミー製「アフラックス１６」、
・ＴＭＰ：ナカライテスク製のトリメチロールプロパン、
・ポリエーテル：トリメチロールプロパンのエチレンオキシド付加物をシリカに担持させたもの（有効成分（ポリエーテルの比率）＝５０重量％）、ランクセス製「シリカアクチベータＫＡ９２０２」。

なお、各ゴム組成物には、共通配合として、ジエン系ゴム１００重量部に対して、亜鉛華（三井金属製「亜鉛華１号」）３重量部、ステアリン酸（花王製「ルナックＳ−２５」）２重量部、老化防止剤（住友化学製「アンチゲン６Ｃ」）２重量部、オイル（ＪＯＭＯ製プロセスオイル「Ｘ−１４０」）４０重量部、ワックス（日本精蝋製「オゾエース０３５５」）２重量部、硫黄（鶴見化学工業製「５％油入微粉末硫黄」）１．５重量部、加硫促進剤（住友化学製「ソクシノールＣＺ」）１．８重量部、加硫促進剤（大内新興化学工業製「ノクセラーＤ」）２．０重量部を配合した。

（評価）
各ゴム組成物について、ムーニー粘度とスコーチを測定するとともに、１６０℃×２０分間で加硫した試験片について、硬度を測定した。また、各ゴム組成物を用いて空気入りタイヤを作製した。タイヤは、キャップ／ベース構造のトレッドを有する２０５／６５Ｒ１５ ９４Ｈの乗用車用ラジアルタイヤのキャップトレッドに各ゴム組成物を適用し、常法に従い加硫成形することにより製造した。そして、得られた各タイヤについて、低燃費性、湿潤路面での制動性、耐摩耗性を評価した。各評価方法は次の通りである。

・ムーニー粘度：ＪＩＳ Ｋ６３００に準拠して、試験温度１００℃にてムーニー粘度を測定し、比較例２の値を１００とした指数で表示した。指数が小さいほど、粘度が低く、良好であることを示す。

・スコーチ性：ＪＩＳ Ｋ６３００に準拠して、試験温度１２５℃にてスコーチを測定し、比較例２の値を１００とした指数で表示した。指数が大きいほど、スコーチが遅く、良好であることを示す。

・硬度：ＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠して、タイプＡデュロメータを使用し、２３℃で硬度を測定し、比較例２の値を１００とした指数で表示した。指数が大きいほど、硬度が高く、タイヤにしたときの操縦安定性に優れることを示す。

・低燃費性：使用リムを１５×６．５ＪＪとしてタイヤを装着し、空気圧２３０ｋＰａ、荷重４５０ｋｇｆとして、転がり抵抗測定ドラムにて２３℃で８０ｋｍ／ｈで走行させたときの転がり抵抗を測定した。比較例２の値を１００とした指数で表示し、指数が小さいほど、転がり抵抗が小さく、よって低燃費性に優れることを示す。

・湿潤路面での制動性：使用リムを１５×６．５ＪＪとして試験用トレーラーに装着し、湿潤アスファルト路面を走行し、速度６４ｋｍ／ｈにてタイヤをロックさせてブレーキングフォースを測定した。比較例２の値を１００とした指数で表示し、指数が大きいほど、制動性に優れることを示す。

・耐摩耗性：使用リムを１５×６．５ＪＪとして２０００ｃｃのＦＦ車に上記空気入りタイヤを４本装着し、２５００ｋｍ毎に前後ローテーションさせながら、１００００ｋｍ走行後の残溝を測定した。比較例２の値を１００とした指数で表示し、指数が大きいほど、耐摩耗性に優れることを示す。

表１に示すように、比較例１と比較例２の対比から、脂肪酸亜鉛を配合することにより、ムーニー粘度が低減して加工性に優れるものの、硬度及び耐摩耗性が低下した。これに対し、脂肪酸亜鉛の代わりに三価アルコールやポリエーテルを配合した比較例３，４では、硬度及び耐摩耗性は改良されたが、ムーニー粘度の低減効果が不十分であり、また、スコーチ性が大幅に悪化していた。

また、化合物（Ａ）の脂肪酸亜鉛や脂肪酸アミドとともに、化合物（Ｂ）の三価アルコールやポリエーテルを併用しているものの、両者の比率（Ａ／Ｂ）が小さすぎる比較例５，６では、ムーニー粘度の低減効果が不十分であり、スコーチ性が大幅に悪化していた。また、両者の比率（Ａ／Ｂ）が大きすぎる比較例７，８では、粘度低減効果に優れるものの、硬度及び耐摩耗性の改良効果が不十分であった。

これに対し、化合物（Ａ）と化合物（Ｂ）とを併用し、かつ、両者の比率（Ａ／Ｂ）が上記所定範囲内である実施例１〜８であると、スコーチ性を損なうことなくムーニー粘度が大幅に低減しており、また、ゴム硬度が大きく、耐摩耗性も改良されており、更に低燃費性にも優れていた。

Claims (3)

1. ジエン系ゴム１００重量部に対して、充填剤３０〜１２０重量部と、脂肪酸金属塩及び脂肪酸アミドから選択される少なくとも一種の化合物（Ａ）１〜１０重量部と、三価アルコール及びそのポリエーテル誘導体から選択される少なくとも一種の化合物（Ｂ）１〜１０重量部とを含有し、前記化合物（Ａ）と前記化合物（Ｂ）の重量比がＡ／Ｂ＝０．２５〜５であるタイヤ用ゴム組成物。
2. 前記化合物（Ｂ）が、トリメチロールプロパンのアルキレンオキシド付加物であることを特徴とする請求項１記載のタイヤ用ゴム組成物。
3. 請求項１又は２記載のゴム組成物からなるトレッドを有する空気入りタイヤ。