JP2014080550A - 高性能ウェットタイヤのトレッド用ゴム組成物及び高性能ウェットタイヤ - Google Patents
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Abstract
【課題】ウェットグリップ性能、ドライグリップ性能及び耐摩耗性をバランス良く改善できる高性能ウェットタイヤのトレッド用ゴム組成物、及び該ゴム組成物を用いて作製したトレッドを有する高性能ウェットタイヤを提供する。
【解決手段】ゴム成分と、カーボンナノチューブと、平均一次粒子径200nm以下の酸化亜鉛とを含む高性能ウェットタイヤのトレッド用ゴム組成物に関する。上記カーボンナノチューブが黒鉛化処理されていないカーボンナノチューブであることが好ましい。
【選択図】なし
【解決手段】ゴム成分と、カーボンナノチューブと、平均一次粒子径200nm以下の酸化亜鉛とを含む高性能ウェットタイヤのトレッド用ゴム組成物に関する。上記カーボンナノチューブが黒鉛化処理されていないカーボンナノチューブであることが好ましい。
【選択図】なし
Description
本発明は、高性能ウェットタイヤのトレッド用ゴム組成物、及びそれを用いた高性能ウェットタイヤに関する。
高性能ウェットタイヤのトレッド用ゴム組成物には、ウェットグリップ性能、ドライアップ時のグリップ性能(ドライグリップ性能)及び耐摩耗性をバランス良く改善することが強く要求されており、これらの性能を確保するため、従来から様々な工夫がなされている。例えば、ウェットグリップ性能を向上させる方法として、フィラーとしてシリカを配合すること、小粒径のカーボンブラックを高充填に配合することなどが知られている。
しかしながら、これらの方法は、耐摩耗性が低下するという点で改善の余地がある。また、水酸化アルミニウムを配合してウェットグリップ性能を確保することも提案されているが、多量に配合すると、耐摩耗性が著しく悪化する傾向がある。
そこで、他の方法として、微粒子で且つ高ストラクチャーのカーボンブラックを使用する方法が検討されている。微粒子であることでヒステリシスロスを大きくしてドライグリップ性能を改善し、高ストラクチャーであることでモジュラスを大きくして耐摩耗性を改善することができる。
しかし、微粒子で且つ高ストラクチャーのカーボンブラックを使用すると、ゴムが著しく硬くなるため、ウェットグリップ性能が低下する傾向があり、また、可塑剤を増量してゴムの硬さを調整することが必要となり、可塑剤の増量によって耐摩耗性が低下する傾向もある。このように、従来の方法では、ウェットグリップ性能、ドライグリップ性能及び耐摩耗性をバランス良く改善することは困難であった。
特許文献1には、カーボンナノチューブを使用してモジュラスを高める方法が記載されているが、ウェットグリップ性能、ドライグリップ性能及び耐摩耗性をバランス良く改善するという点については、未だ改善の余地がある。
本発明は、前記課題を解決し、ウェットグリップ性能、ドライグリップ性能及び耐摩耗性をバランス良く改善できる高性能ウェットタイヤのトレッド用ゴム組成物、及び該ゴム組成物を用いて作製したトレッドを有する高性能ウェットタイヤを提供することを目的とする。
本発明は、ゴム成分と、カーボンナノチューブと、平均一次粒子径200nm以下の酸化亜鉛とを含む高性能ウェットタイヤのトレッド用ゴム組成物に関する。
上記カーボンナノチューブが黒鉛化処理されていないカーボンナノチューブであることが好ましい。
上記カーボンナノチューブの繊維径が5〜200nmであることが好ましい。
上記カーボンナノチューブの繊維長が1〜50μmであることが好ましい。
上記カーボンナノチューブの嵩密度が0.03g/cm3以上であることが好ましい。
上記カーボンナノチューブが化学気相成長法で合成された気相法炭素繊維であることが好ましい。
上記ゴム成分100質量部に対する上記カーボンナノチューブの含有量が0.1〜10質量部であることが好ましい。
上記ゴム組成物は、下記式(M)で表わされる無機化合物を含むことが好ましい。
kM1・xSiOy・zH2O (M)
(式(M)において、M1はAl、Mg、Ti及びCaからなる群より選ばれた少なくとも1つの金属、該金属の酸化物又は水酸化物であり、kは1〜5の整数、xは0〜10の整数、yは2〜5の整数、zは0〜10の整数である。)
kM1・xSiOy・zH2O (M)
(式(M)において、M1はAl、Mg、Ti及びCaからなる群より選ばれた少なくとも1つの金属、該金属の酸化物又は水酸化物であり、kは1〜5の整数、xは0〜10の整数、yは2〜5の整数、zは0〜10の整数である。)
上記ゴム成分100質量部に対する上記酸化亜鉛の含有量が0.1〜10質量部であることが好ましい。
本発明はまた、上記ゴム組成物を用いて作製したトレッドを有する高性能ウェットタイヤに関する。
本発明によれば、ゴム成分と、カーボンナノチューブと、平均一次粒子径200nm以下の酸化亜鉛とを含む高性能ウェットタイヤのトレッド用ゴム組成物であるので、ウェットグリップ性能、ドライグリップ性能及び耐摩耗性をバランス良く改善することができる。
本発明の高性能ウェットタイヤタイヤのトレッド用ゴム組成物は、ゴム成分と、カーボンナノチューブ(CNT)と、平均一次粒子径200nm以下の酸化亜鉛(微粒子酸化亜鉛)とを含む。
上述したように、微粒子で且つ高ストラクチャーのカーボンブラックを使用すると、ドライグリップ性能及び耐摩耗性を改善できるものの、ゴムが著しく硬くなり、ウェットグリップ性能の低下が引き起こされるという点で改善の余地があった。また、可塑剤の増量が必要となり、耐摩耗性の低下が引き起こされるという点でも改善の余地があった。これに対し、本発明では、ゴム成分と、CNTと、微粒子酸化亜鉛とを併用することにより、ゴムを著しく硬くすることなくドライグリップ性能及び耐摩耗性を向上できるため、良好なウェットグリップ性能を確保しながら、ドライグリップ性能及び耐摩耗性を改善することができる。また、可塑剤を増量する必要が無いため、可塑剤の増加に起因する耐摩耗性の低下を防止することができる。これらの作用により、サーキット評価時の平均タイムでは従来よりも良好な結果を得ることができる。
CNTは、黒鉛化処理されていないCNTであることが好ましい。黒鉛化処理されていないCNTは、黒鉛化処理を行ったCNTと比較して配向性が低いため、ウェットグリップ性能、ドライグリップ性能及び耐摩耗性をタイヤトレッド全面で改善することが可能となる。また、コストの増加を抑えるという点から、CNTは、化学気相成長法(CVD法)で合成された気相法炭素繊維であることが好ましい。
CNTの繊維径は、好ましくは5nm以上、より好ましくは7nm以上、更に好ましくは10nm以上であり、好ましくは200nm以下、より好ましくは100nm以下、更に好ましくは80nm以下である。5nm未満の場合、混練り工程で充分に分散させることが困難であり、補強性が低下するおそれがある。200nmを超えると、充分なウェットグリップ性能及びドライグリップ性能を発揮できないおそれがある。
CNTの繊維長は、好ましくは1μm以上、より好ましくは2μm以上であり、好ましくは50μm以下、より好ましくは30μm以下、更に好ましくは20μm以下、特に好ましくは8μm以下である。1μm未満では、充分なモジュラスを確保できず、良好な耐摩耗性が得られないおそれがある。50μmを超えると、混練り工程で充分に分散させることが困難であり、補強性が低下するおそれがある。
CNTの繊維径及び繊維長は、透過型顕微鏡写真の画像解析で求めた平均値である。
CNTの嵩密度は、好ましくは0.03g/cm3以上、より好ましくは0.04g/cm3以上、更に好ましくは0.05g/cm3以上である。0.03g/cm3未満では、嵩が高すぎて、計量及び練り装置への投入時における作業性が悪い傾向がある。嵩密度の上限は特に限定されないが、好ましくは0.50g/cm3以下、より好ましくは0.10g/cm3以下である。
CNTの含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは0.3質量部以上であり、好ましくは10質量部以下、より好ましくは5質量部以下である。0.1質量部未満であると、充分なウェットグリップ性能及びドライグリップ性能を発揮できない場合がある。10質量部を超えると、CNTが分散しにくくなり、耐摩耗性が低下する傾向がある。
本発明のゴム組成物は、特定の平均一次粒子径の酸化亜鉛(微粒子酸化亜鉛)を含有する。微粒子酸化亜鉛をCNTとともに配合することにより、微粒子酸化亜鉛の分散性とCNTの分散性を相乗的に向上させ、ウェットグリップ性能、ドライグリップ性能及び耐摩耗性をバランス良く改善できる。
微粒子酸化亜鉛の平均一次粒子径は、200nm以下、好ましくは150nm以下、より好ましくは140nm以下、更に好ましくは130nm以下である。200nmを超えると、CNTの分散性を改善する効果が充分に得られず、分散不良がブローの核となり、ブローアウトが発生しやすくなるおそれがある。微粒子酸化亜鉛の平均一次粒子径は、好ましくは20nm以上、より好ましくは30nm以上である。20nm未満であると、微粒子酸化亜鉛の粒子同士の凝集により、CNTが充分に分散しにくくなる傾向がある。
本発明において、酸化亜鉛の平均一次粒子径は、BET法により測定したBET比表面積から真球状粒子モデルへ換算したときの一次粒子径である。
ここで、BET比表面積から真球状粒子モデルへ換算したときの一次粒子径は、以下の関係式により算出することができる。一次粒子を理想的な球と見立てると、粒子1個の表面積(S)、体積(V)、密度(ρ)と比表面積(SSA)との間には、下記式で表される関係が成立する。
SSA=1/(V・ρ)×S
ここで、V及びSは粒子径によって一義的に決定される物理量なので、比表面積と密度により粒子径を求めることができる。密度は、例えば、市販のピクノメーターにより簡便に求めることができる。
ここで、BET比表面積から真球状粒子モデルへ換算したときの一次粒子径は、以下の関係式により算出することができる。一次粒子を理想的な球と見立てると、粒子1個の表面積(S)、体積(V)、密度(ρ)と比表面積(SSA)との間には、下記式で表される関係が成立する。
SSA=1/(V・ρ)×S
ここで、V及びSは粒子径によって一義的に決定される物理量なので、比表面積と密度により粒子径を求めることができる。密度は、例えば、市販のピクノメーターにより簡便に求めることができる。
微粒子酸化亜鉛の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは0.2質量部以上、更に好ましくは0.3質量部以上である。0.1質量部未満では、CNTの分散性を改善する効果が充分に得られない傾向がある。また、微粒子酸化亜鉛の含有量は、好ましくは10質量部以下、より好ましくは8質量部以下、更に好ましくは7質量部以下、特に好ましくは4質量部以下である。10量部を超えると、微粒子酸化亜鉛が分散しにくくなるため、微粒子酸化亜鉛の凝集塊がブローの核となり、ブローアウトが発生しやすくなるおそれがある。
本発明のゴム組成物は、フィラーとして、CNTの他にも、カーボンブラック、シリカ、炭酸カルシウムなど、従来タイヤ用ゴム組成物において慣用されるフィラーのなかから任意に選択して用いることができる。なかでも、カーボンブラック、シリカを用いることが好ましい。
カーボンブラックとしては、特に限定されることはなく、例えば、広く世間で使用されている、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を使用できる。また、カーボンブラックについては、2種類以上のコロイダル特性が異なるものを併用してもよい。
カーボンブラックのN2SA(窒素吸着比表面積)は、好ましくは100m2/g以上、より好ましくは105m2/g以上、更に好ましくは110m2/g以上であり、好ましくは600m2/g以下、より好ましくは550m2/g以下、更に好ましくは530m2/g以下である。100m2/g未満では、ウェットグリップ性能及びドライグリップ性能が低下する傾向がある。600m2/gを超えると、良好な分散が得られにくく、耐摩耗性が低下する傾向がある。
なお、カーボンブラックのN2SAは、JIS K 6217−2:2001によって求められる。
なお、カーボンブラックのN2SAは、JIS K 6217−2:2001によって求められる。
カーボンブラックの含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは10質量部以上、より好ましくは20質量部以上、更に好ましくは25質量部以上であり、好ましくは80質量部以下、より好ましくは50質量部以下、更に好ましくは40質量部以下である。10質量部未満であると、充分なウェットグリップ性能及びドライグリップ性能を発揮できない場合がある。80質量部を超えると、カーボンブラックが分散しにくくなり、耐摩耗性が低下する傾向がある。
CNT及びカーボンブラックの合計含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは30質量部以上、より好ましくは40質量部以上、更に好ましくは50質量部以上であり、好ましくは170質量部以下、より好ましくは150質量部以下、更に好ましくは120質量部以下である。30質量部未満であると、充分なウェットグリップ性能及びドライグリップ性能を発揮できない場合がある。170質量部を超えると、CNT及びカーボンブラックが分散しにくくなり、耐摩耗性が低下する傾向がある。
シリカとしては、特に限定されることはなく、例えば、広く世間で使用されている、乾式法シリカ(無水シリカ)、湿式法シリカ(含水シリカ)などを使用できる。
シリカのセチルトリメチルアンモニウムブロマイド吸着比表面積(CTAB)は、良好なウェットグリップ性能、ドライグリップ性能及び耐摩耗性が得られるという理由から、100〜300m2/gであることが好ましい。また、シリカのジブチルフタレート吸油量(DBP)は、同様の理由により、150〜300mL/100gであることが好ましい。
なお、シリカのセチルトリメチルアンモニウムブロマイド吸着比表面積はASTM D3765−80に、ジブチルフタレート吸油量はJIS K 6221 6.1.2項A法に記載の方法に準じて測定される値である。
なお、シリカのセチルトリメチルアンモニウムブロマイド吸着比表面積はASTM D3765−80に、ジブチルフタレート吸油量はJIS K 6221 6.1.2項A法に記載の方法に準じて測定される値である。
シリカの含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは30質量部以上、より好ましくは40質量部以上であり、好ましくは100質量部以下、より好ましくは80質量部以下である。30質量部未満であると、充分なウェットグリップ性能及びドライグリップ性能を発揮できない場合がある。100質量部を超えると、シリカが分散しにくくなり、耐摩耗性が低下する傾向がある。
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、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)テトラスルフィドなどが好適である。シランカップリング剤の含有量は、シリカ100質量部に対して、好ましくは5〜20質量部である。
本発明では、フィラーとして、下記式(M)で表わされる無機化合物を使用することが好ましい。これにより、ウェットグリップ性能及びドライグリップ性能をより向上できる。
kM1・xSiOy・zH2O (M)
(式(M)において、M1はAl、Mg、Ti及びCaからなる群より選ばれた少なくとも1つの金属、該金属の酸化物又は水酸化物であり、kは1〜5(好ましくは1〜3、より好ましくは1)の整数、xは0〜10(好ましくは0〜5、より好ましくは0)の整数、yは2〜5の整数、zは0〜10(好ましくは0〜5、より好ましくは0)の整数である。)
kM1・xSiOy・zH2O (M)
(式(M)において、M1はAl、Mg、Ti及びCaからなる群より選ばれた少なくとも1つの金属、該金属の酸化物又は水酸化物であり、kは1〜5(好ましくは1〜3、より好ましくは1)の整数、xは0〜10(好ましくは0〜5、より好ましくは0)の整数、yは2〜5の整数、zは0〜10(好ましくは0〜5、より好ましくは0)の整数である。)
上記式(M)で表される無機化合物としては、アルミナ、アルミナ水和物、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、酸化マグネシウム、タルク、チタン白、チタン黒、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、酸化アルミニウムマグネシウム、クレー、パイロフィライト、ベントナイト、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウムカルシウム、ケイ酸マグネシウムなどがあげられる。これらの無機化合物は単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。これらの無機化合物のうち、ウェットグリップ性能及びドライグリップ性能をより向上できるという点から、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、クレー、アルミナ、アルミナ水和物が好ましく、水酸化アルミニウムがより好ましい。
上記無機化合物の平均一次粒子径は、好ましくは0.5μm以上、より好ましくは0.8μm以上である。0.5μm未満では、上記無機化合物の分散が困難となり、耐摩耗性が低下する傾向がある。また、該平均一次粒子径は、好ましくは10μm以下、より好ましくは5μm以下である。10μmを超えると、上記無機化合物が破壊核となり、耐摩耗性が低下する傾向がある。
なお、本発明において、上記無機化合物の平均一次粒子径は数平均粒子径であり、透過型電子顕微鏡により測定される。
なお、本発明において、上記無機化合物の平均一次粒子径は数平均粒子径であり、透過型電子顕微鏡により測定される。
上記無機化合物の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは10質量部以上、より好ましくは15質量部以上である。10質量部未満では、ウェットグリップ性能及びドライグリップ性能の改善効果が充分に得られないおそれがある。また、上記無機化合物の含有量は、好ましくは60質量部以下、より好ましくは40質量部以下、更に好ましくは30質量部以下である。60質量部を超えると、分散不良が発生し、耐摩耗性が低下するおそれがある。
上記無機化合物、カーボンブラック及びシリカの合計含有量100質量%中、上記無機化合物の含有量が10〜60質量%、カーボンブラックの含有量が0〜50質量%、シリカの含有量が40〜90質量%であることが好ましい。上記範囲内に調整することで、良好なウェットグリップ性能、ドライグリップ性能及び耐摩耗性が得られる。
本発明で使用できるゴム成分としては、例えば、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、スチレンイソプレンブタジエンゴム(SIBR)、エチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)、クロロプレンゴム(CR)、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)などのジエン系ゴムが挙げられる。ゴム成分は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。なかでも、ウェットグリップ性能、ドライグリップ性能及び耐摩耗性をバランス良く改善できるという理由から、NR、BR、SBRが好ましく、SBRがより好ましい。
SBRとしては、特に限定されず、例えば、乳化重合スチレンブタジエンゴム(E−SBR)、溶液重合スチレンブタジエンゴム(S−SBR)などを使用できる。
SBRのスチレン含有率は、20質量%以上が好ましく、25質量%以上がより好ましい。20質量%未満では、充分なウェットグリップ性能及びドライグリップ性能が得られない傾向がある。また、SBRのスチレン含有率は、60質量%以下が好ましく、50質量%以下がより好ましい。60質量%を超えると、耐摩耗性が低下するだけでなく、温度依存性が増大し、温度変化に対する性能変化が大きくなってしまう傾向がある。
ゴム成分100質量%中のSBRの含有量は、好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上である。50質量%未満であると、充分な耐熱性が得られない傾向がある。SBRの含有量の上限は特に限定されず、100質量%でもよい。
本発明のゴム組成物には、前記成分以外にも、ゴム組成物の製造に一般に使用される配合剤、例えば、軟化剤、ステアリン酸、各種老化防止剤、樹脂、粘着付与剤、ワックス、加硫促進剤などを適宜配合することができる。
本発明で使用できる軟化剤としては、特に限定するものではないが、例えば、オイルであればアロマチックオイル、プロセスオイル、パラフィンオイルなどの鉱物油が挙げられる。また、低分子量の液状ポリマーを軟化剤として使用してもよい。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。なかでも、ウェットグリップ性能、ドライグリップ性能及び耐摩耗性をバランス良く改善できるという理由から、液状ポリマーを使用することが好ましい。
液状ポリマーとしては、液状SBR、液状BR、液状IR、液状SIRなどが挙げられるが、ウェットグリップ性能、ドライグリップ性能及び耐摩耗性をバランス良く改善でき、更に、良好な加工性も得られるという理由から、液状SBR、液状IRが好ましく、液状SBRがより好ましい。
液状ポリマーの数平均分子量(Mn)は、好ましくは1.0×103〜2.0×105、より好ましくは2.0×103〜1.0×105、更に好ましくは3.0×103〜2.0×104である。1.0×103未満では、破壊特性が低下し、充分な耐久性が確保できない恐れがある。一方、2.0×105を超えると、重合溶液の粘度が高くなり過ぎ、生産性が悪化する恐れがある。
なお、本明細書において、数平均分子量(Mn)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)(東ソー(株)製GPC−8000シリーズ、検出器:示差屈折計、カラム:東ソー(株)製のTSKGEL SUPERMULTIPORE HZ−M)による測定値を基に標準ポリスチレン換算により求められる。
液状ポリマーの含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは15質量部以上、より好ましくは35質量部以上、更に好ましくは45質量部以上である。15質量部未満の場合、液状ポリマーを配合した効果が充分に得られないおそれがある。また、液状ポリマーの含有量は、好ましくは100質量部以下、より好ましくは80質量部以下である。100質量部を超えると、耐摩耗性が低下するおそれがある。
本発明で使用できる樹脂としては、特に限定するものではないが、芳香族系石油樹脂を配合することが好ましい。芳香族系石油樹脂としては、フェノール系樹脂、クマロンインデン樹脂、スチレン樹脂、ロジン樹脂、DCPD樹脂などがあげられる。なかでも、本発明の効果がより好適に得られるという理由から、クマロンインデン樹脂が好ましい。
クマロンインデン樹脂は、樹脂の骨格(主鎖)を構成するモノマー成分として、クマロン及びインデンを含む樹脂であり、クマロン、インデン以外に骨格に含まれるモノマー成分としては、スチレン、α−メチルスチレン、メチルインデン、ビニルトルエンなどが挙げられる。
芳香族系石油樹脂の軟化点は、好ましくは70℃以上、より好ましくは80℃以上である。70℃未満であると、充分な耐摩耗性が得られないおそれがある。また、該軟化点は、好ましくは170℃以下、より好ましくは140℃以下、更に好ましくは120℃以下である。170℃を超えると、ウェットグリップ性能及びドライグリップ性能が低下する傾向がある。
なお、芳香族系石油樹脂の軟化点は、JIS K 6220−1:2001に規定される軟化点を環球式軟化点測定装置で測定し、球が降下した温度である。
なお、芳香族系石油樹脂の軟化点は、JIS K 6220−1:2001に規定される軟化点を環球式軟化点測定装置で測定し、球が降下した温度である。
芳香族系石油樹脂の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは10質量部以上、より好ましくは20質量部以上である。10質量部未満では、ウェットグリップ性能及びドライグリップ性能の改善効果が充分に得られないおそれがある。また、該含有量は、好ましくは60質量部以下、より好ましくは40質量部以下である。60質量部を超えると、温度依存性が増大し、温度変化に対する性能変化が大きくなる傾向がある。
加硫促進剤としては、例えば、スルフェンアミド系、チアゾール系、チウラム系、チオウレア系、グアニジン系、ジチオカルバミン酸系、アルデヒド−アミン系若しくはアルデヒド−アンモニア系、イミダゾリン系、又はキサンテート系加硫促進剤などが挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。なかでも、スルフェンアミド系、チアゾール系が好ましく、スルフェンアミド系、チアゾール系を併用することがより好ましい。
スルフェンアミド系加硫促進剤としては、例えば、N−tert−ブチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(TBBS)、N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(CBS)、N,N−ジシクロヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(DCBS)などが挙げられる。なかでも、N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミドが好ましい。
スルフェンアミド系加硫促進剤の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、0.1〜5質量部が好ましく、0.5〜2.5質量部がより好ましい。
チアゾール系加硫促進剤としては、例えば、2−メルカプトベンゾチアゾール、2−メルカプトベンゾチアゾールのシクロヘキシルアミン塩、ジ−2−ベンゾチアゾリルジスルフィドなどが挙げられる。なかでも、2−メルカプトベンゾチアゾールが好ましい。
チアゾール系加硫促進剤の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、0.1〜3質量部が好ましく、0.2〜1質量部がより好ましい。
本発明のタイヤ用ゴム組成物の製造方法としては、公知の方法を用いることができ、例えば、上記各成分をオープンロール、バンバリーミキサーなどのゴム混練装置を用いて混練し、その後加硫する方法などにより製造できる。
本発明のゴム組成物は、高性能ウェットタイヤのトレッド(キャップトレッド)に使用できる。なお、本明細書における高性能ウェットタイヤとは、ウェットグリップ性能に特に優れた空気入りタイヤであり、競技車両に使用するウェット路面用の競技用タイヤをも含む概念である。
本発明の高性能ウェットタイヤは、上記ゴム組成物を用いて通常の方法で製造される。すなわち、前記成分を配合したゴム組成物を、未加硫の段階でトレッドの形状にあわせて押出し加工し、他のタイヤ部材とともに、タイヤ成型機上にて通常の方法で成形することにより、未加硫タイヤを形成する。この未加硫タイヤを加硫機中で加熱加圧することによりタイヤを得る。
実施例に基づいて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。
以下、実施例及び比較例で使用した各種薬品について、まとめて説明する。
SBR:日本ゼオン(株)製のNS522(スチレン含有率:39質量%、ゴム固形分100質量部に対してオイル分37.5質量部含有)
カーボンブラック1:東海カーボン(株)製のシースト9(SAF、N2SA:142m2/g)
カーボンブラック2:東海カーボン(株)製のシースト6(ISAF、N2SA:119m2/g)
カーボンナノチューブ1:昭和電工(株)製のVGCF(CVD法で合成された気相法炭素繊維(黒鉛化処理有り)、繊維径:150nm、繊維長:10〜20μm、嵩密度:0.04g/cm3)
カーボンナノチューブ2:昭和電工(株)製のVGCF−X(CVD法で合成された気相法炭素繊維(黒鉛化処理なし)、繊維径:10〜15nm、繊維長:3μm、嵩密度:0.08g/cm3)
シリカ:日本シリカ工業(株)製のニプシルVN3(N2SA:175m2/g)
水酸化アルミニウム:昭和電工(株)製のハイジライトH−43(平均一次粒子径:1μm)
シランカップリング剤:デグッサ社製の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)
オイル:出光興産(株)製のダイアナプロセスAH−24
液状SBR:クラレ社製のL−SBR−820(Mn:8500)
レジン:日塗化学(株)製のエスクロンG90(クマロンインデン樹脂、軟化点:90℃)
酸化亜鉛1:三井金属工業(株)製の酸化亜鉛2種(平均一次粒子径:400nm)
酸化亜鉛2:ハクスイテック(株)製のジンコックスーパーF−2(平均一次粒子径:65nm)
ワックス:大内新興化学工業(株)製のサンノックN
老化防止剤:住友化学(株)製アンチゲン6C
ステアリン酸:日油(株)製のステアリン酸「椿」
硫黄:軽井沢硫黄(株)製の粉末硫黄
加硫促進剤CZ:大内新興化学工業(株)製のノクセラーCZ(N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアジルスルフェンアミド)
加硫促進剤M:大内新興化学工業(株)製のノクセラーM(2−メルカプトベンゾチアゾール)
SBR:日本ゼオン(株)製のNS522(スチレン含有率:39質量%、ゴム固形分100質量部に対してオイル分37.5質量部含有)
カーボンブラック1:東海カーボン(株)製のシースト9(SAF、N2SA:142m2/g)
カーボンブラック2:東海カーボン(株)製のシースト6(ISAF、N2SA:119m2/g)
カーボンナノチューブ1:昭和電工(株)製のVGCF(CVD法で合成された気相法炭素繊維(黒鉛化処理有り)、繊維径:150nm、繊維長:10〜20μm、嵩密度:0.04g/cm3)
カーボンナノチューブ2:昭和電工(株)製のVGCF−X(CVD法で合成された気相法炭素繊維(黒鉛化処理なし)、繊維径:10〜15nm、繊維長:3μm、嵩密度:0.08g/cm3)
シリカ:日本シリカ工業(株)製のニプシルVN3(N2SA:175m2/g)
水酸化アルミニウム:昭和電工(株)製のハイジライトH−43(平均一次粒子径:1μm)
シランカップリング剤:デグッサ社製の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)
オイル:出光興産(株)製のダイアナプロセスAH−24
液状SBR:クラレ社製のL−SBR−820(Mn:8500)
レジン:日塗化学(株)製のエスクロンG90(クマロンインデン樹脂、軟化点:90℃)
酸化亜鉛1:三井金属工業(株)製の酸化亜鉛2種(平均一次粒子径:400nm)
酸化亜鉛2:ハクスイテック(株)製のジンコックスーパーF−2(平均一次粒子径:65nm)
ワックス:大内新興化学工業(株)製のサンノックN
老化防止剤:住友化学(株)製アンチゲン6C
ステアリン酸:日油(株)製のステアリン酸「椿」
硫黄:軽井沢硫黄(株)製の粉末硫黄
加硫促進剤CZ:大内新興化学工業(株)製のノクセラーCZ(N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアジルスルフェンアミド)
加硫促進剤M:大内新興化学工業(株)製のノクセラーM(2−メルカプトベンゾチアゾール)
<ゴム組成物の製造法>
表1に示す配合処方に従い、神戸製鋼(株)製1.7Lバンバリーを用いて硫黄及び加硫促進剤以外の材料を混練りした。得られた混練り物に硫黄及び加硫促進剤を添加し、オープンロールを用いて練り込み、未加硫ゴム組成物を得た。得られた未加硫ゴム組成物をトレッドの形状に成形し、タイヤ成型機上で他のタイヤ部材とともに貼り合わせ、150℃の条件下で30分間加硫し、試験用タイヤ(タイヤサイズ:215/45R17)を得た。
表1に示す配合処方に従い、神戸製鋼(株)製1.7Lバンバリーを用いて硫黄及び加硫促進剤以外の材料を混練りした。得られた混練り物に硫黄及び加硫促進剤を添加し、オープンロールを用いて練り込み、未加硫ゴム組成物を得た。得られた未加硫ゴム組成物をトレッドの形状に成形し、タイヤ成型機上で他のタイヤ部材とともに貼り合わせ、150℃の条件下で30分間加硫し、試験用タイヤ(タイヤサイズ:215/45R17)を得た。
(ウェットグリップ性能)
上記試験用タイヤを排気量2000ccの国産FR車に装着し、ウェットアスファルト路面のテストコースにて10周の実車走行を行なった。その際における操舵時のコントロールの安定性をテストドライバーが評価し、比較例1を100として指数表示した。数値が大きいほどウェット路面におけるグリップ性能が高いことを示す。
上記試験用タイヤを排気量2000ccの国産FR車に装着し、ウェットアスファルト路面のテストコースにて10周の実車走行を行なった。その際における操舵時のコントロールの安定性をテストドライバーが評価し、比較例1を100として指数表示した。数値が大きいほどウェット路面におけるグリップ性能が高いことを示す。
(ドライアップ時のグリップ性能)
上記試験用タイヤを排気量2000ccの国産FR車に装着し、ドライアスファルト路面のテストコースにて10周の実車走行を行なった。その際における操舵時のコントロールの安定性をテストドライバーが評価し、比較例1を100として指数表示した。数値が大きいほどドライ路面におけるグリップ性能が高いことを示す。
上記試験用タイヤを排気量2000ccの国産FR車に装着し、ドライアスファルト路面のテストコースにて10周の実車走行を行なった。その際における操舵時のコントロールの安定性をテストドライバーが評価し、比較例1を100として指数表示した。数値が大きいほどドライ路面におけるグリップ性能が高いことを示す。
(ドライアップ時の耐摩耗性)
上記試験用タイヤを排気量2000ccの国産FR車に装着し、ウェット路面からドライ路面に変化する路面(ドライアップ路面)のテストコースにて30周の実車走行を行なった。その際におけるタイヤトレッドゴムの残溝量を計測し、比較例1を100として指数表示した。数値が大きいほど残溝量が多く、耐摩耗性が高いことを示す。
上記試験用タイヤを排気量2000ccの国産FR車に装着し、ウェット路面からドライ路面に変化する路面(ドライアップ路面)のテストコースにて30周の実車走行を行なった。その際におけるタイヤトレッドゴムの残溝量を計測し、比較例1を100として指数表示した。数値が大きいほど残溝量が多く、耐摩耗性が高いことを示す。
表1の結果より、CNTと、特定の平均一次粒子径の酸化亜鉛(酸化亜鉛2)とを併用した実施例は、ウェットグリップ性能、ドライグリップ性能及び耐摩耗性が相乗的に改善され、これらの性能が高次元でバランス良く得られた。
Claims (10)
- ゴム成分と、カーボンナノチューブと、平均一次粒子径200nm以下の酸化亜鉛とを含む高性能ウェットタイヤのトレッド用ゴム組成物。
- 前記カーボンナノチューブが黒鉛化処理されていないカーボンナノチューブである請求項1記載の高性能ウェットタイヤのトレッド用ゴム組成物。
- 前記カーボンナノチューブの繊維径が5〜200nmである請求項1又は2記載の高性能ウェットタイヤのトレッド用ゴム組成物。
- 前記カーボンナノチューブの繊維長が1〜50μmである請求項1〜3のいずれかに記載の高性能ウェットタイヤのトレッド用ゴム組成物。
- 前記カーボンナノチューブの嵩密度が0.03g/cm3以上である請求項1〜4のいずれかに記載の高性能ウェットタイヤのトレッド用ゴム組成物。
- 前記カーボンナノチューブが化学気相成長法で合成された気相法炭素繊維である請求項1〜5のいずれかに記載の高性能ウェットタイヤのトレッド用ゴム組成物。
- 前記ゴム成分100質量部に対する前記カーボンナノチューブの含有量が0.1〜10質量部である請求項1〜6のいずれかに記載の高性能ウェットタイヤのトレッド用ゴム組成物。
- 下記式(M)で表わされる無機化合物を含む請求項1〜7のいずれかに記載の高性能ウェットタイヤのトレッド用ゴム組成物。
kM1・xSiOy・zH2O (M)
(式(M)において、M1はAl、Mg、Ti及びCaからなる群より選ばれた少なくとも1つの金属、該金属の酸化物又は水酸化物であり、kは1〜5の整数、xは0〜10の整数、yは2〜5の整数、zは0〜10の整数である。) - 前記ゴム成分100質量部に対する前記酸化亜鉛の含有量が0.1〜10質量部である請求項1〜8のいずれかに記載の高性能ウェットタイヤのトレッド用ゴム組成物。
- 請求項1〜9のいずれかに記載のゴム組成物を用いて作製したトレッドを有する高性能ウェットタイヤ。
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