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JP7581665B2 - 重荷重用タイヤ - Google Patents

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JP7581665B2
JP7581665B2 JP2020102392A JP2020102392A JP7581665B2 JP 7581665 B2 JP7581665 B2 JP 7581665B2 JP 2020102392 A JP2020102392 A JP 2020102392A JP 2020102392 A JP2020102392 A JP 2020102392A JP 7581665 B2 JP7581665 B2 JP 7581665B2
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Description

本発明は、重荷重用タイヤに関する。
近年、トラック、バス等の重荷重用タイヤの重要な性能として、氷雪上性能が要求されており、特に、氷上路面における駆動性能(氷上発進性能)の改善が望まれている(特許文献1参照)。
特開2010-168427号公報
本発明は、前記課題を解決し、氷上発進性能に優れた重荷重用タイヤを提供することを目的とする。
本発明者は、氷路面発進時にトレッドゴムが氷路面から入力される周波数を、氷路面形状と発進時の速度との関係から明らかにし、その条件を粘弾性測定条件に反映させることにより、正確な氷上発進性能の予測(見積り)が可能になるという知見を見出し、本発明を完成したものである。
本発明は、イソプレン系ゴム及びブタジエンゴムを含み、下記せん断モードの条件下の-10℃におけるtanδが下記式(1)を満たすゴム組成物からなるトレッドを有する重荷重用タイヤに関する。
0.38≦-10℃におけるtanδ≦0.48 (1)
〔せん断モード〕
応力:0.5MPa
周波数:10Hz
tanδの測定温度:-10℃
前記ゴム組成物は、ゴム成分100質量部に対するシリカの含有量が14質量部以上であることが好ましい。
前記ゴム組成物は、平均粒子径50μm以上の表面粗化材を含むことが好ましい。
前記ゴム組成物は、平均粒子径20nm以下及び/又は臭化セチルトリメチルアンモニウム吸着比表面積130m/g以上のカーボンブラックを含むことが好ましい。
前記ゴム組成物は、ゴム成分100質量部に対する可塑剤の含有量が10~35質量部であることが好ましい。
前記ゴム組成物は、ゴム成分100質量部に対する液体可塑剤の含有量が5~20質量部であることが好ましい。
前記ゴム組成物は、ゴム成分100質量部に対する樹脂の含有量が1.0~15質量部であることが好ましい。
本発明によれば、イソプレン系ゴム及びブタジエンゴムを含み、かつ前記せん断モードの条件下の-10℃におけるtanδが前記式(1)を満たすゴム組成物からなるトレッドを有する重荷重用タイヤであるので、氷上発進性能に優れた重荷重用タイヤを提供できる。
本発明は、イソプレン系ゴム及びブタジエンゴムを含み、かつ前記せん断モードの条件下の-10℃におけるtanδが前記式(1)を満たすゴム組成物からなるトレッドを有する重荷重用タイヤである。これにより、優れた氷上発進性能を付与できる。
このような作用効果が得られるメカニズムは明らかではないが、以下のように推察される。
既述のとおり、本発明は、氷路面発進時にトレッドゴムが氷路面から入力される周波数を、氷路面形状と発進時の速度との関係から明らかにし、その条件を粘弾性測定条件に反映させることにより、前記式(1)のパラメータを導き出したものである。具体的には、前記式(1)に関し、粘弾性測定を摩擦の原理原則に基づき定めた温度と周波数で実施すると共に、測定応力をタイヤの接地圧を用いて実施し、せん断変形モードにてヒステリシスロス摩擦のポテンシャルとして「-10℃tanδ」を物性パラメータに規定したものである。そして、「-10℃tanδ」の最適範囲を定めることにより、ヒステリシスロス摩擦のポテンシャル(tanδ)が高すぎることで、氷上路面において氷を解かして水を発生させ、ゴムと路面の接触面積を低下させることが抑制されると考えられる。従って、前記式(1)を充足することで、優れた氷上発進性能を付与できると推察される。
このように、本発明は、イソプレン系ゴム及びブタジエンゴムを含み、かつ式(1)「0.38≦-10℃におけるtanδ≦0.48」を満たすゴム組成物からなるトレッドを有する重荷重用タイヤの構成にすることにより、氷上発進性能の改善という課題(目的)を解決するものである。すなわち、前記式(1)のパラメータは課題(目的)を規定したものではなく、本願の課題は、氷上発進性能の改善であり、そのための解決手段として当該パラメータを満たす構成とした発明である。
前記トレッドを構成するゴム組成物(加硫後ゴム組成物)は、下記せん断モードの条件下の-10℃におけるtanδが下記式(1)を満たす。つまり、所定の歪を与えた状態ではなく、所定の応力0.5MPaをかけた状態におけるtan(-10℃)が下記式(1)を満たす。
0.38≦-10℃におけるtanδ≦0.48 (1)
〔せん断モード〕
応力:0.5MPa
周波数:10Hz
tanδの測定温度:-10℃
前記式(1)において、前記-10℃におけるtanδは、0.39以上が好ましく、0.40以上がより好ましく、0.41以上が更に好ましい。前記-10℃におけるtanδは、0.47以下が好ましく、0.46以下がより好ましく、0.45以下が更に好ましい。上記範囲内にすることで、良好な氷上発進性能が得られる傾向がある。
なお、「前記せん断モードの条件下の-10℃におけるtanδ」は、粘弾性試験により測定でき、具体的には、後述の実施例に記載の方法で得られる。
「前記せん断モードの条件下の-10℃におけるtanδ」は、低温でのtanδを調整できる手法を用いることで、該tanδの値の調整が可能である。例えば、イソプレン系ゴム及びブタジエンゴムの合計配合量を増量する方法、ブタジエンゴムを増量する方法、フィラーを増量する方法、高表面積のフィラーを用いる方法、樹脂を適量配合する方法、液状可塑剤(オイル、液状樹脂等)を適量配合する方法、卵殻粉等の氷路面の引っかき摩擦効果を付与する材料を配合する方法などの手法を用いると、「前記せん断モードの条件下の-10℃におけるtanδ」の値が大きくなる傾向がある。
そして、これらの手法により、「前記せん断モードの条件下の-10℃におけるtanδ」を調整することで、前記式(1)を調整し、このパラメータを充足するゴム組成物を製造できる。
(ゴム成分)
ゴム組成物には、イソプレン系ゴム、ブタジエンゴム(BR)が使用される。
イソプレン系ゴムとしては、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、改質NR、変性NR、変性IR等が挙げられる。NRとしては、例えば、SIR20、RSS♯3、TSR20等、ゴム工業において一般的なものを使用できる。IRとしては、特に限定されず、例えば、IR2200等、ゴム工業において一般的なものを使用できる。改質NRとしては、脱タンパク質天然ゴム(DPNR)、高純度天然ゴム(UPNR)等、変性NRとしては、エポキシ化天然ゴム(ENR)、水素添加天然ゴム(HNR)、グラフト化天然ゴム等、変性IRとしては、エポキシ化イソプレンゴム、水素添加イソプレンゴム、グラフト化イソプレンゴム等、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。
ゴム組成物において、ゴム成分100質量%中のイソプレン系ゴムの含有量は、好ましくは30質量%以上、より好ましくは40質量%以上、更に好ましくは50質量%以上である。上限は、好ましくは90質量%以下、より好ましくは80質量%以下、更に好ましくは70質量%以下である。上記範囲内にすることで、良好な氷上発進性能が得られる傾向がある。
BRは特に限定されず、例えば、高シス含量のハイシスBR、シンジオタクチックポリブタジエン結晶を含有するBR、希土類系触媒を用いて合成したBR(希土類BR)等を使用できる。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、耐摩耗性が向上するという理由から、シス含量が90質量%以上のハイシスBRが好ましい。
BRは、非変性BRでもよいし、変性BRでもよい。変性BRとしては、変性BRとしては、シリカ等の充填剤と相互作用する官能基を有するBRであればよく、例えば、BRの少なくとも一方の末端を、上記官能基を有する化合物(変性剤)で変性された末端変性BR(末端に上記官能基を有する末端変性BR)や、主鎖に上記官能基を有する主鎖変性BRや、主鎖及び末端に上記官能基を有する主鎖末端変性BR(例えば、主鎖に上記官能基を有し、少なくとも一方の末端を上記変性剤で変性された主鎖末端変性BR)や、分子中に2個以上のエポキシ基を有する多官能化合物により変性(カップリング)され、水酸基やエポキシ基が導入された末端変性BR等が挙げられる。
上記官能基としては、例えば、アミノ基、アミド基、シリル基、アルコキシシリル基、イソシアネート基、イミノ基、イミダゾール基、ウレア基、エーテル基、カルボニル基、オキシカルボニル基、メルカプト基、スルフィド基、ジスルフィド基、スルホニル基、スルフィニル基、チオカルボニル基、アンモニウム基、イミド基、ヒドラゾ基、アゾ基、ジアゾ基、カルボキシル基、ニトリル基、ピリジル基、アルコキシ基、水酸基、オキシ基、エポキシ基等が挙げられる。なお、これらの官能基は、置換基を有していてもよい。なかでも、アミノ基(好ましくはアミノ基が有する水素原子が炭素数1~6のアルキル基に置換されたアミノ基)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1~6のアルコキシ基)、アルコキシシリル基(好ましくは炭素数1~6のアルコキシシリル基)が好ましい。
BRとしては、例えば、宇部興産(株)、JSR(株)、旭化成(株)、日本ゼオン(株)等の製品を使用できる。
ゴム組成物において、ゴム成分100質量%中のBRの含有量は、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%以上、更に好ましくは15質量%以上である。上限は、好ましくは60質量%以下、より好ましくは50質量%以下、更に好ましくは40質量%以下である。上記範囲内にすることで、良好な氷上発進性能が得られる傾向がある。
ゴム組成物において、ゴム成分100質量%中のイソプレン系ゴム及びBRの合計含有量は、氷上発進性能の観点から、好ましくは60質量%以上、より好ましくは80質量%以上、更に好ましくは90質量%以上である。上限は特に限定されず、100質量%でも構わないが、90質量%以下、80質量%以下でもよい。
ゴム組成物において、イソプレン系ゴム、BR以外に使用可能なゴム成分としては、例えば、他のジエン系ゴムを使用できる。他のジエン系ゴムとしては、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)などが挙げられる。また、ブチル系ゴム、フッ素ゴムなども挙げられる。なかでも、SBRが好ましい。イソプレン系ゴム、BR、SBR等のゴム成分は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
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)等を使用できる。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。
SBRのスチレン含有量は、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%以上、更に好ましくは15質量%以上である。該スチレン含有量は、好ましくは30質量%以下、より好ましくは25質量%以下、更に好ましくは20質量%以下である。上記範囲内にすることで、良好な氷上発進性能が得られる傾向がある。
なお、本明細書において、スチレン含有量は、H-NMR測定によって測定できる。
SBRのビニル結合量は、好ましくは3質量%以上、より好ましくは5質量%以上、更に好ましくは7質量%以上である。該ビニル結合量は、好ましくは25質量%以下、より好ましくは20質量%以下、更に好ましくは15質量%以下である。上記範囲内にすることで、良好な氷上発進性能が得られる傾向がある。
なお、本明細書において、ビニル結合量(1,2-結合ブタジエン単位量)は、赤外吸収スペクトル分析法によって測定できる。
SBRとしては、例えば、住友化学(株)、JSR(株)、旭化成(株)、日本ゼオン(株)等により製造・販売されているSBRを使用できる。
SBRは、非変性SBRでもよいし、変性SBRでもよい。変性SBRとしては、変性BRと同様の官能基が導入された変性SBRが挙げられる。
ゴム組成物がSBRを含有する場合、ゴム成分100質量%中のSBRの含有量は、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%以上、更に好ましくは15質量%以上である。上限は、好ましくは35質量%以下、より好ましくは30質量%以下、更に好ましくは25質量%以下である。上記範囲内にすることで、良好な氷上発進性能が得られる傾向がある。また、SBRを使用することでシリカの配合量を増やすことが可能となり、効率的にtanδを増加できる傾向がある。
(フィラー)
ゴム組成物は、氷上発進性能の観点から、フィラーを含むことが好ましい。フィラーとしては特に限定されず、ゴム分野で公知の材料を使用でき、例えば、シリカ、カーボンブラック、炭酸カルシウム、タルク、アルミナ、クレイ、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、マイカなどが挙げられる。なかでも、カーボンブラック、シリカが好ましい。
ゴム組成物において、フィラーの含有量(フィラ-の合計含有量)は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは20質量部以上、より好ましくは30質量部以上、更に好ましくは40質量部以上、特に好ましくは45質量部以上である。また、上限は、好ましくは150質量部以下、より好ましくは120質量部以下、更に好ましくは100質量部以下、特に好ましくは85質量部以下である。上記範囲内にすることで、良好な氷上発進性能が得られる傾向がある。
ゴム組成物は、氷上発進性能の観点から、平均粒子径20nm以下及び/又は臭化セチルトリメチルアンモニウム吸着比表面積(CTAB)130m/g以上のカーボンブラック(カーボンブラック(A)とも称する)を含むことが好ましい。
カーボンブラック(A)の平均粒子径は、好ましくは20nm以下、より好ましくは17nm以下、更に好ましくは16nm以下である。下限は特に限定されないが、好ましくは5nm以上、より好ましくは10nm以上である。上記範囲内にすることで、良好な氷上発進性能が得られる傾向がある。
なお、カーボンブラックの平均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。
カーボンブラック(A)のCTABは、好ましくは130m/g以上、より好ましくは140m/g以上、更に好ましくは145m/g以上、特に好ましくは150m/g以上である。上限は特に限定されないが、好ましくは250m/g以下、より好ましくは200m/g以下、更に好ましくは180m/g以下である。上記範囲内にすることで、良好な氷上発進性能が得られる傾向がある。
なお、本明細書において、カーボンブラックのCTABは、JIS K6217-3:2001に準拠して測定される値である。
カーボンブラック(A)の窒素吸着比表面積(NSA)は、好ましくは125m/g以上、より好ましくは145m/g以上、更に好ましくは150m/g以上、特に好ましくは155m/g以上である。上限は特に限定されないが、好ましくは250m/g以下、より好ましくは200m/g以下、更に好ましくは180m/g以下である。上記範囲内にすることで、良好な氷上発進性能が得られる傾向がある。
なお、カーボンブラックのNSAは、JIS K 6217-2:2001によって求められる。
カーボンブラック(A)のヨウ素吸着量(IA)(mg/g)は、好ましくは120mg/g以上、より好ましくは125mg/g以上、更に好ましくは130mg/g以上、特に好ましくは140mg/g以上である。上限は特に限定されないが、好ましくは200mg/g以下、より好ましくは180mg/g以下、更に好ましくは160mg/g以下である。上記範囲内にすることで、良好な氷上発進性能が得られる傾向がある。
なお、本明細書において、カーボンブラックのヨウ素吸着量(IA)は、JIS K6217-1:2001に準拠して測定される値である。
カーボンブラック(A)のヨウ素吸着量(IA)(mg/g)に対する臭化セチルトリメチルアンモニウム吸着比表面積(CTAB)の比(CTAB/IA)は、好ましくは0.85m/mg以上、より好ましくは0.92m/mg以上、更に好ましくは1.00m/mg以上である。上限は特に限定されないが、好ましくは1.35m/mg以下、より好ましくは1.30m/mg以下、更に好ましくは1.25m/mg以下である。上記範囲内にすることで、良好な氷上発進性能が得られる傾向がある。
カーボンブラック(A)のジブチルフタレート吸油量(DBP)は、好ましくは120cm/100g以上、より好ましくは125cm/100g以上、更に好ましくは135cm/100g以上である。上限は特に限定されないが、好ましくは180cm/100g以下、より好ましくは170cm/100g以下、更に好ましくは160cm/100g以下である。上記範囲内にすることで、良好な氷上発進性能が得られる傾向がある。
なお、カーボンブラックのDBPは、JIS K 6217-4:2001に準拠して測定される。
カーボンブラック(A)としては、SAFなどが挙げられる。これらのカーボンブラックは、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。また、カーボンブラック(A)は、特開2000-319539号公報、特表平8-507555号公報等に記載の製法で製造することも可能である。
ゴム組成物において、カーボンブラック(A)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質量部以上である。また、該含有量は、好ましくは80質量部以下、より好ましくは70質量部以下、更に好ましくは60質量部以下、特に好ましくは50質量部以下である。上記範囲内にすることで、良好な氷上発進性能が得られる傾向がある。
ゴム組成物は、前記カーボンブラック(A)以外の他のカーボンブラック(カーボンブラック(B)とも称する)を更に配合してもよい。
カーボンブラック(B)としては、例えば、平均粒子径20nm超25nm以下及び/又は臭化セチルトリメチルアンモニウム吸着比表面積(CTAB)100m/g以上130m/g未満のカーボンブラック(カーボンブラック(B)とも称する)を好適に使用できる。
カーボンブラック(B)の平均粒子径は、20nm超25nm以下(20nmより大きく25nm以下)であるが、下限は、好ましくは21nm以上である。上限は、好ましくは24nm以下、より好ましくは23nm以下である。上記範囲内にすることで、良好な氷上発進性能が得られる傾向がある。
カーボンブラック(B)のCTABは、好ましくは105m/g以上、より好ましくは110m/g以上である。上限は特に限定されないが、好ましくは125m/g以下、より好ましくは120m/g以下である。上記範囲内にすることで、良好な氷上発進性能が得られる傾向がある。
なお、カーボンブラック(B)(他のカーボンブラック)の平均粒子径、CTABは、前記と同様の方法で測定できる。
ゴム組成物において、カーボンブラック(B)の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは5質量部以上、より好ましくは10質量部以上、更に好ましくは15質量部以上である。また、該含有量は、好ましくは50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。上記範囲内にすることで、良好な氷上発進性能が得られる傾向がある。
カーボンブラック(B)(他のカーボンブラック)としては、特に限定されないが、N220、N234、N219、N339、N330、N326、N351、N550、N762等が挙げられる。例えば、旭カーボン(株)、キャボットジャパン(株)、東海カーボン(株)、三菱化学(株)、ライオン(株)、新日化カーボン(株)、コロンビアカーボン社等の製品を使用できる。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。耐摩耗性、コストの観点から、N220が特に好ましい。
ゴム組成物において、カーボンブラックの含有量(カーボンブラック(A)及びカーボンブラック(B)の合計含有量)は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは20質量部以上、より好ましくは30質量部以上、更に好ましくは35質量部以上である。また、該含有量は、好ましくは150質量部以下、より好ましくは100質量部以下、更に好ましくは80質量部以下、特に好ましくは70質量部以下である。上記範囲内にすることで、良好な氷上発進性能が得られる傾向がある。
カーボンブラック100質量%中のカーボンブラック(A)の含有量は、氷上発進性能の観点から、好ましくは40質量%以上、より好ましくは50質量%以上、更に好ましくは60質量%以上である。該含有量の上限は特に限定されず、100質量%でもよい。
シリカとしては、乾式法シリカ(無水シリカ)、湿式法シリカ(含水シリカ)などが挙げられる。なかでも、シラノール基が多いという理由から、湿式法シリカが好ましい。市販品としては、デグッサ社、ローディア社、東ソー・シリカ(株)、ソルベイジャパン(株)、(株)トクヤマ等の製品を使用できる。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。
ゴム組成物において、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5質量部以上、より好ましくは8質量部以上、更に好ましくは10質量部以上、特に好ましくは14質量部以上である。該含有量の上限は、好ましくは60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。上記範囲内にすることで、良好な氷上発進性能が得られる傾向がある。
シリカの窒素吸着比表面積(NSA)は、好ましくは50m/g以上、より好ましくは100m/g以上、更に好ましくは150m/g以上である。また、シリカのNSAの上限は特に限定されないが、好ましくは350m/g以下、より好ましくは250m/g以下、更に好ましくは200m/g以下である。上記範囲内にすることで、良好な氷上発進性能が得られる傾向がある。
なお、シリカのNSAは、ASTM D3037-93に準じてBET法で測定される値である。
(シランカップリング剤)
ゴム組成物がシリカを含む場合、更にシランカップリング剤を含むことが好ましい。
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(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(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、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、3-トリエトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィド、などのスルフィド系、3-メルカプトプロピ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、Momentive社製のNXT、NXT-Zなどのメルカプト系、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシランなどのビニル系、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などのアミノ系、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、などのグリシドキシ系、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などのニトロ系、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などのクロロ系などがあげられる。市販品としては、デグッサ社、Momentive社、信越シリコーン(株)、東京化成工業(株)、アヅマックス(株)、東レ・ダウコーニング(株)等の製品を使用できる。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。
ゴム組成物において、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、3質量部以上が好ましく、6質量部以上がより好ましい。また、上記含有量は、20質量部以下が好ましく、15質量部以下がより好ましい。上記範囲内にすることで、良好な氷上発進性能が得られる傾向がある。
(表面粗化材)
ゴム組成物は、表面粗化材を配合してもよい。表面粗化材としては特に限定されないが、卵殻粉、短繊維、酸化亜鉛ウィスカ、脱殻粉、シラス粒状物、粉砕胡桃、火山灰、鉄微粒子等が挙げられる。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、卵殻粉が好ましい。卵殻粉は、卵殻を粉砕することで得られるものであり、その主成分は炭酸カルシウムである。卵殻粉等の表面粗化材を配合する場合、トレッド表面に突き出した表面粗化材による氷路面の引っかき摩擦効果でグリップ性能が向上し、また、トレッド表面から表面粗化材が脱落して形成された空孔(穴)によるエッジ効果(ワイピング効果)により氷路面との接地面積が増加してグリップ性能が向上することで、氷上発進性能が向上する。
表面粗化材(好ましくは卵殻粉)の平均粒子径は、好ましくは50μm以上、より好ましくは70μm以上、更に好ましくは90μm以上であり、上限は特に限定されないが、好ましくは250μm以下、より好ましくは200μm以下、更に好ましくは150μm以下、特に好ましくは120μm以下である。上記範囲内にすることで、良好な氷上発進性能が得られる傾向がある。
なお、表面粗化材(卵殻粉)の平均粒子径は、粒度分布測定器を用いて測定される。
卵殻粉等の表面粗面化材としては、例えば、(株)グリーンテクノ21、キューピー(株)等の製品を使用できる。
ゴム組成物において、表面粗面化材の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.5質量部以上、より好ましくは2質量部以上、更に好ましくは5質量部以上である。上限は、好ましくは50質量部以下、より好ましくは30質量部以下、更に好ましくは20質量部以下である。上記範囲内にすることで、良好な氷上発進性能が得られる傾向がある。なお、卵殻粉の含有量も同様の範囲が好適である。
(可塑剤)
ゴム組成物には、可塑剤を配合してもよい。可塑剤とは、ゴム成分に可塑性を付与する材料であり、例えば、液体可塑剤(常温(25℃)で液体状態の可塑剤)、樹脂(常温(25℃)で固体状態の樹脂)等が挙げられる。
ゴム組成物が可塑剤を含む場合、その含有量(可塑剤の総量)は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは5質量部以上、より好ましくは10質量部以上、更に好ましくは15質量部以上である。上限は、好ましくは50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35質量部以下、特に好ましくは30質量部以下である。上記範囲内にすることで、良好な氷上発進性能が得られる傾向がある。
液体可塑剤(常温(25℃)で液体状態の可塑剤)としては特に限定されず、オイル、液状樹脂、液状ジエン系ポリマー、液状ファルネセン系ポリマーなどが挙げられる。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。
ゴム組成物が液体可塑剤を含む場合、その含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは3質量部以上、より好ましくは5質量部以上、更に好ましくは7質量部以上である。上限は、好ましくは35質量部以下、より好ましくは25質量部以下、更に好ましくは20質量部以下、特に好ましくは15質量部以下である。上記範囲内にすることで、良好な氷上発進性能が得られる傾向がある。
オイルとしては、例えば、プロセスオイル、植物油、又はその混合物が挙げられる。プロセスオイルとしては、例えば、パラフィン系プロセスオイル、アロマ系プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイルなどを用いることができる。植物油としては、ひまし油、綿実油、あまに油、なたね油、大豆油、パーム油、やし油、落花生油、ロジン、パインオイル、パインタール、トール油、コーン油、こめ油、べに花油、ごま油、オリーブ油、ひまわり油、パーム核油、椿油、ホホバ油、マカデミアナッツ油、桐油等が挙げられる。市販品としては、出光興産(株)、三共油化工業(株)、(株)ジャパンエナジー、オリソイ社、H&R社、豊国製油(株)、昭和シェル石油(株)、富士興産(株)、日清オイリオグループ(株)等の製品を使用できる。なかでも、プロセスオイル(パラフィン系プロセスオイル、アロマ系プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイル等)、植物油が好ましい。
ゴム組成物がオイルを含む場合、その含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.5質量部以上、より好ましくは1.0質量部以上、更に好ましくは1.5質量部以上である。上限は、好ましくは35質量部以下、より好ましくは25質量部以下、更に好ましくは20質量部以下、特に好ましくは15質量部以下である。上記範囲内にすることで、良好な氷上発進性能が得られる傾向がある。
液状樹脂としては、25℃で液体状態のテルペン系樹脂(テルペンフェノール樹脂、芳香族変性テルペン樹脂を含む)、ロジン樹脂、スチレン系樹脂、C5系樹脂、C9系樹脂、C5/C9系樹脂、ジシクロペンタジエン(DCPD)樹脂、クマロンインデン系樹脂(クマロン、インデン単体樹脂を含む)、フェノール樹脂、オレフィン系樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂等が挙げられる。
ゴム組成物が液状樹脂を含む場合、その含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.5質量部以上、より好ましくは1.0質量部以上、更に好ましくは1.5質量部以上である。上限は、好ましくは35質量部以下、より好ましくは25質量部以下、更に好ましくは20質量部以下、特に好ましくは15質量部以下である。上記範囲内にすることで、良好な氷上発進性能が得られる傾向がある。
液状ジエン系ポリマーとしては、25℃で液体状態の液状スチレンブタジエン共重合体(液状SBR)、液状ブタジエン重合体(液状BR)、液状イソプレン重合体(液状IR)、液状スチレンイソプレン共重合体(液状SIR)、液状スチレンブタジエンスチレンブロック共重合体(液状SBSブロックポリマー)、液状スチレンイソプレンスチレンブロック共重合体(液状SISブロックポリマー)、液状ファルネセン重合体、液状ファルネセンブタジエン共重合体等が挙げられる。これらは、末端や主鎖が極性基で変性されていても構わない。
ゴム組成物が液状ジエン系ポリマーを含む場合、その含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.5質量部以上、より好ましくは1.0質量部以上、更に好ましくは1.5質量部以上である。上限は、好ましくは35質量部以下、より好ましくは25質量部以下、更に好ましくは20質量部以下、特に好ましくは15質量部以下である。上記範囲内にすることで、良好な氷上発進性能が得られる傾向がある。
液状ファルネセン系ポリマーとは、ファルネセンを重合することで得られる重合体であり、ファルネセンに基づく構成単位を有する。ファルネセンには、α-ファルネセン((3E,7E)-3,7,11-トリメチル-1,3,6,10-ドデカテトラエン)やβ-ファルネセン(7,11-ジメチル-3-メチレン-1,6,10-ドデカトリエン)などの異性体が存在するが、以下の構造を有する(E)-β-ファルネセンが好ましい。
Figure 0007581665000001
液状ファルネセン系ポリマーは、ファルネセンの単独重合体(ファルネセン単独重合体)でも、ファルネセンとビニルモノマーとの共重合体(ファルネセン-ビニルモノマー共重合体)でもよい。
ビニルモノマーとしては、スチレン、2-メチルスチレン、3-メチルスチレン、4-メチルスチレン、α-メチルスチレン、2,4-ジメチルスチレン、2,4-ジイソプロピルスチレン、4-tert-ブチルスチレン、5-t-ブチル-2-メチルスチレン、ビニルエチルベンゼン、ジビニルベンゼン、トリビニルベンゼン、ジビニルナフタレン、tert-ブトキシスチレン、ビニルベンジルジメチルアミン、(4-ビニルベンジル)ジメチルアミノエチルエーテル、N,N-ジメチルアミノエチルスチレン、N,N-ジメチルアミノメチルスチレン、2-エチルスチレン、3-エチルスチレン、4-エチルスチレン、2-t-ブチルスチレン、3-t-ブチルスチレン、4-t-ブチルスチレン、ビニルキシレン、ビニルナフタレン、ビニルトルエン、ビニルピリジン、ジフェニルエチレン、3級アミノ基含有ジフェニルエチレンなどの芳香族ビニル化合物や、ブタジエン、イソプレンなどの共役ジエン化合物などが挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。なかでも、ブタジエンが好ましい。すなわち、ファルネセン-ビニルモノマー共重合体としては、ファルネセンとブタジエンとの共重合体(ファルネセン-ブタジエン共重合体)が好ましい。
ファルネセン-ビニルモノマー共重合体において、ファルネセンとビニルモノマーとの質量基準の共重合比(ファルネセン/ビニルモノマー)は、40/60~90/10が好ましい。
液状ファルネセン系ポリマーは、重量平均分子量(Mw)が3000~30万のものを好適に使用できる。液状ファルネセン系ポリマーのMwは、好ましくは8000以上、より好ましくは10000以上であり、また、好ましくは10万以下、より好ましくは6万以下、更に好ましくは5万以下である。
ゴム組成物が液状ファルネセン系ポリマーを含む場合、その含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは1質量部以上、より好ましくは3質量部以上、更に好ましくは5質量部以上である。上限は、好ましくは35質量部以下、より好ましくは25質量部以下、更に好ましくは20質量部以下、特に好ましくは15質量部以下である。上記範囲内にすることで、良好な氷上発進性能が得られる傾向がある。
上記樹脂(常温(25℃)で固体状態の樹脂)としては、例えば、常温(25℃)で固体状態の芳香族ビニル重合体、クマロンインデン樹脂、クマロン樹脂、インデン樹脂、フェノール樹脂、ロジン樹脂、石油樹脂、テルペン系樹脂、アクリル系樹脂などが挙げられる。また、樹脂は、水添されていてもよい。これら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。なかでも、氷上発進性能の観点から、テルペン系樹脂が好ましい。
ゴム組成物において、ゴム成分100質量部に対する上記樹脂の含有量は、好ましくは1質量部以上、より好ましくは3質量部以上、更に好ましくは5質量部以上である。上限は、好ましくは30質量部以下、より好ましくは20質量部以下、更に好ましくは15質量部以下である。上記範囲内にすることで、良好な氷上発進性能が得られる傾向がある。
上記樹脂の軟化点は、80℃以上が好ましく、90℃以上がより好ましく、100℃以上が更に好ましい。上限は、180℃以下が好ましく、160℃以下がより好ましく、140℃以下が更に好ましい。上記範囲内にすることで、良好な氷上発進性能が得られる傾向がある。
なお、上記樹脂の軟化点は、JIS K6220-1:2001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。
上記テルペン系樹脂は、テルペンを構成単位として含むポリマーであり。例えば、テルペン化合物を重合して得られるポリテルペン樹脂、テルペン化合物と芳香族化合物とを重合して得られる芳香族変性テルペン樹脂などが挙げられる。また、これらの水素添加物も使用できる。
上記ポリテルペン樹脂は、テルペン化合物を重合して得られる樹脂である。該テルペン化合物は、(Cの組成で表される炭化水素及びその含酸素誘導体で、モノテルペン(C1016)、セスキテルペン(C1524)、ジテルペン(C2032)などに分類されるテルペンを基本骨格とする化合物であり、例えば、α-ピネン、β-ピネン、ジペンテン、リモネン、ミルセン、アロオシメン、オシメン、α-フェランドレン、α-テルピネン、γ-テルピネン、テルピノレン、1,8-シネオール、1,4-シネオール、α-テルピネオール、β-テルピネオール、γ-テルピネオールなどが挙げられる。
上記ポリテルペン樹脂としては、上述したテルペン化合物を原料とするピネン樹脂、リモネン樹脂、ジペンテン樹脂、ピネン/リモネン樹脂などが挙げられる。なかでも、ピネン樹脂が好ましい。ピネン樹脂は、通常、異性体の関係にあるα-ピネン及びβ-ピネンの両方を含んでいるが、含有する成分の違いにより、β-ピネンを主成分とするβ-ピネン樹脂と、α-ピネンを主成分とするα-ピネン樹脂とに分類される。
上記芳香族変性テルペン樹脂としては、上記テルペン化合物及びフェノール系化合物を原料とするテルペンフェノール樹脂や、上記テルペン化合物及びスチレン系化合物を原料とするテルペンスチレン樹脂などが挙げられる。また、上記テルペン化合物、フェノール系化合物及びスチレン系化合物を原料とするテルペンフェノールスチレン樹脂も使用できる。なお、フェノール系化合物としては、例えば、フェノール、ビスフェノールA、クレゾール、キシレノールなどが挙げられる。また、スチレン系化合物としては、スチレン、α-メチルスチレンなどが挙げられる。
ゴム組成物において、ゴム成分100質量部に対するテルペン系樹脂の含有量は、好ましくは1質量部以上、より好ましくは3質量部以上、更に好ましくは5質量部以上である。上限は、好ましくは30質量部以下、より好ましくは20質量部以下、更に好ましくは15質量部以下である。上記範囲内にすることで、良好な氷上発進性能が得られる傾向がある。
上記芳香族ビニル重合体は、芳香族ビニルモノマーを構成単位として含むポリマーである。例えば、α-メチルスチレン及び/又はスチレンを重合して得られる樹脂が挙げられ、具体的には、スチレンの単独重合体(スチレン樹脂)、α-メチルスチレンの単独重合体(α-メチルスチレン樹脂)、α-メチルスチレンとスチレンとの共重合体、スチレンと他のモノマーの共重合体などが挙げられる。なお、前記ゴム組成物において、ゴム成分100質量部に対する芳香族ビニル重合体の含有量は、1~30質量部が好ましい。
上記クマロンインデン樹脂は、樹脂の骨格(主鎖)を構成する主な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る。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。なお、前記ゴム組成物において、ゴム成分100質量部に対するクマロンインデン樹脂の含有量は、1~30質量部が好ましい。
上記クマロン樹脂は、樹脂の骨格(主鎖)を構成する主なモノマー成分として、クマロンを含む樹脂である。なお、前記ゴム組成物において、ゴム成分100質量部に対するクマロン樹脂の含有量は、1~30質量部が好ましい。
上記インデン樹脂は、樹脂の骨格(主鎖)を構成する主なモノマー成分として、インデンを含む樹脂である。なお、前記ゴム組成物において、ゴム成分100質量部に対するインデン樹脂の含有量は、1~30質量部が好ましい。
上記フェノール樹脂としては、例えば、フェノールと、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、フルフラールなどのアルデヒド類とを酸又はアルカリ触媒で反応させることにより得られるポリマー等の公知のものを使用できる。なかでも、酸触媒で反応させることにより得られるもの(ノボラック型フェノール樹脂など)が好ましい。なお、前記ゴム組成物において、ゴム成分100質量部に対するフェノール樹脂の含有量は、1~30質量部が好ましい。
上記ロジン樹脂としては、天然ロジン、重合ロジン、変性ロジン、これらのエステル化合物、これらの水素添加物に代表されるロジン系樹脂等が挙げられる。なお、前記ゴム組成物において、ゴム成分100質量部に対するロジン樹脂の含有量は、1~30質量部が好ましい。
上記石油樹脂としては、C5系樹脂、C9系樹脂、C5/C9系樹脂、ジシクロペンタジエン(DCPD)樹脂などが挙げられる。なかでも、DCPD樹脂が好ましい。なお、前記ゴム組成物において、ゴム成分100質量部に対する石油樹脂の含有量は、1~30質量部が好ましい。
上記アクリル系樹脂は、アクリル系モノマーを構成単位として含むポリマーである。例えば、カルボキシル基を有し、芳香族ビニルモノマー成分とアクリル系モノマー成分とを共重合して得られる、スチレンアクリル樹脂等のスチレンアクリル系樹脂などが挙げられる。なかでも、無溶剤型カルボキシル基含有スチレンアクリル系樹脂を好適に使用できる。
上記無溶剤型カルボキシル基含有スチレンアクリル系樹脂とは、副原料となる重合開始剤、連鎖移動剤、有機溶媒などを極力使用せずに、高温連続重合法(高温連続塊重合法)(米国特許第4,414,370号明細書、特開昭59-6207号公報、特公平5-58005号公報、特開平1-313522号公報、米国特許第5,010,166号明細書、東亜合成研究年報TREND2000第3号p42-45等に記載の方法)により合成された(メタ)アクリル系樹脂(重合体)である。なお、本明細書において、(メタ)アクリルは、メタクリル及びアクリルを意味する。
上記アクリル系樹脂を構成するアクリル系モノマー成分としては、例えば、(メタ)アクリル酸や、(メタ)アクリル酸エステル(2エチルヘキシルアクリレート等のアルキルエステル、アリールエステル、アラルキルエステルなど)、(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリルアミド誘導体などの(メタ)アクリル酸誘導体が挙げられる。なお、(メタ)アクリル酸は、アクリル酸及びメタクリル酸の総称である。
上記アクリル系樹脂を構成する芳香族ビニルモノマー成分としては、例えば、スチレン、α-メチルスチレン、ビニルトルエン、ビニルナフタレン、ジビニルベンゼン、トリビニルベンゼン、ジビニルナフタレンなどの芳香族ビニルが挙げられる。
また、上記アクリル系樹脂を構成するモノマー成分として、(メタ)アクリル酸や(メタ)アクリル酸誘導体、芳香族ビニルと共に、他のモノマー成分を使用してもよい。なお、前記ゴム組成物において、ゴム成分100質量部に対するアクリル系樹脂の含有量は、1~30質量部が好ましい。
上記可塑剤としては、例えば、丸善石油化学(株)、住友ベークライト(株)、ヤスハラケミカル(株)、東ソー(株)、Rutgers Chemicals社、BASF社、アリゾナケミカル社、日塗化学(株)、(株)日本触媒、JXTGエネルギー(株)、荒川化学工業(株)、田岡化学工業等の製品を使用できる。
(他の材料)
ゴム組成物は、耐クラック性、耐オゾン性等の観点から、老化防止剤を含有することが好ましい。
老化防止剤としては特に限定されないが、フェニル-α-ナフチルアミン等のナフチルアミン系老化防止剤;オクチル化ジフェニルアミン、4,4’-ビス(α,α’-ジメチルベンジル)ジフェニルアミン等のジフェニルアミン系老化防止剤;N-イソプロピル-N’-フェニル-p-フェニレンジアミン、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、N,N’-ジ-2-ナフチル-p-フェニレンジアミン等のp-フェニレンジアミン系老化防止剤;2,2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリンの重合物等のキノリン系老化防止剤;2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノール、スチレン化フェノール等のモノフェノール系老化防止剤;テトラキス-[メチレン-3-(3’,5’-ジ-t-ブチル-4’-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン等のビス、トリス、ポリフェノール系老化防止剤などが挙げられる。なかでも、p-フェニレンジアミン系老化防止剤、キノリン系老化防止剤が好ましく、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、2,2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリンの重合物がより好ましい。市販品としては、例えば、精工化学(株)、住友化学(株)、大内新興化学工業(株)、フレクシス社等の製品を使用できる。
ゴム組成物において、老化防止剤の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.2質量部以上、より好ましくは0.5質量部以上である。該含有量は、好ましくは7.0質量部以下、より好ましくは4.0質量部以下である。
ゴム組成物は、ステアリン酸を含むことが好ましい。ゴム組成物において、ステアリン酸の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.5~10質量部、より好ましくは0.5~5質量部である。
なお、ステアリン酸としては、従来公知のものを使用でき、例えば、日油(株)、NOF社、花王(株)、富士フイルム和光純薬(株)、千葉脂肪酸(株)等の製品を使用できる。
ゴム組成物は、酸化亜鉛を含むことが好ましい。ゴム組成物において、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0.5~10質量部、より好ましくは1~5質量部である。
なお、酸化亜鉛としては、従来公知のものを使用でき、例えば、三井金属鉱業(株)、東邦亜鉛(株)、ハクスイテック(株)、正同化学工業(株)、堺化学工業(株)等の製品を使用できる。
ゴム組成物には、ワックスを配合してもよい。ゴム組成物において、ワックスの含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.5~10質量部、より好ましくは1~5質量部である。
ワックスとしては特に限定されず、石油系ワックス、天然系ワックスなどが挙げられ、また、複数のワックスを精製又は化学処理した合成ワックスも使用可能である。これらのワックスは、単独で使用しても、2種類以上を併用してもよい。
石油系ワックスとしては、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス等が挙げられる。天然系ワックスとしては、石油外資源由来のワックスであれば特に限定されず、例えば、キャンデリラワックス、カルナバワックス、木ろう、ライスワックス、ホホバろうなどの植物系ワックス;ミツロウ、ラノリン、鯨ろうなどの動物系ワックス;オゾケライト、セレシン、ペトロラクタムなどの鉱物系ワックス;及びこれらの精製物などが挙げられる。市販品としては、例えば、大内新興化学工業(株)、日本精蝋(株)、精工化学(株)等の製品を使用できる。
ゴム組成物には、ポリマー鎖に適度な架橋鎖を形成し、良好な性能を付与するという点で、硫黄を配合することが好ましい。
ゴム組成物において、硫黄の含有量は、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、更に好ましくは0.5質量部以上である。該含有量は、好ましくは4.0質量部以下、より好ましくは3.0質量部以下、更に好ましくは2.0質量部以下である。
硫黄としては、ゴム工業において一般的に用いられる粉末硫黄、沈降硫黄、コロイド硫黄、不溶性硫黄、高分散性硫黄、可溶性硫黄などが挙げられる。市販品としては、鶴見化学工業(株)、軽井沢硫黄(株)、四国化成工業(株)、フレクシス社、日本乾溜工業(株)、細井化学工業(株)等の製品を使用できる。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。
ゴム組成物は、加硫促進剤を含むことが好ましい。
ゴム組成物において、加硫促進剤の含有量は特に制限はなく、要望する加硫速度や架橋密度に合わせて自由に決定すれば良いが、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは2.0質量部以上、より好ましくは3.0質量部以上、更に好ましくは3.5質量部以上である。上限は、好ましくは8.0質量部以下、より好ましくは6.0質量部以下、更に好ましくは5.0質量部以下である。
加硫促進剤の種類は特に制限はなく、通常用いられているものを使用可能である。加硫促進剤としては、2-メルカプトベンゾチアゾール、ジ-2-ベンゾチアゾリルジスルフィド、N-シクロヘキシル-2-ベンゾチアジルスルフェンアミド等のチアゾール系加硫促進剤;テトラメチルチウラムジスルフィド(TMTD)、テトラベンジルチウラムジスルフィド(TBzTD)、テトラキス(2-エチルヘキシル)チウラムジスルフィド(TOT-N)等のチウラム系加硫促進剤;N-シクロヘキシル-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N-t-ブチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N-オキシエチレン-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N-オキシエチレン-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N,N’-ジイソプロピル-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド等のスルフェンアミド系加硫促進剤;ジフェニルグアニジン、ジオルトトリルグアニジン、オルトトリルビグアニジン等のグアニジン系加硫促進剤を挙げることができる。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、グアニジン系、ベンゾチアゾール系加硫促進剤が好ましい。
ゴム組成物には、前記成分以外にも、タイヤ工業において一般的に用いられている配合剤、例えば、離型剤等の材料を適宜配合してもよい。
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、前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。
混練条件としては、加硫剤及び加硫促進剤以外の添加剤を混練するベース練り工程では、混練温度は、通常50~200℃、好ましくは80~190℃であり、混練時間は、通常30秒~30分、好ましくは1分~30分である。加硫剤、加硫促進剤を混練する仕上げ練り工程では、混練温度は、通常100℃以下、好ましくは室温~80℃である。また、加硫剤、加硫促進剤を混練した組成物は、通常、プレス加硫などの加硫処理が施される。加硫温度としては、通常120~200℃、好ましくは140~180℃である。
ゴム組成物は、トレッド(キャップトレッド)に使用されるが、該トレッド(キャップトレッド)は、少なくとも一部が上記ゴム組成物で構成されていればよく、全部が上記ゴム組成物で構成されていてもよい。
重荷重用タイヤは、ゴム組成物を用いて通常の方法によって製造される。すなわち、必要に応じて各種添加剤を配合したゴム組成物を、未加硫の段階でトレッド(キャップトレッド)の形状に合わせて押し出し加工し、タイヤ成型機上にて通常の方法にて成形し、他のタイヤ部材とともに貼り合わせ、未加硫タイヤを形成した後、加硫機中で加熱加圧して重荷重用タイヤを製造できる。
本明細書における重荷重用タイヤとは、耐久性に特に優れたタイヤであり、トラック・バス用タイヤ、重機等の産業用車両に使用される産業用タイヤ等が挙げられる。重荷重用タイヤでは、通常、ケース、ブレーカーに使用されるコードが共にスチールコードであるオールスチールタイヤが使用される。
重荷重用タイヤは、氷上発進性能が良好であるため、冬用重荷重用タイヤ(重荷重用スタッドレスタイヤ、重荷重用スノータイヤ、重荷重用スタッドタイヤ等)として好適に使用できる。
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。
(製造例)
空気導入ダクトと燃焼バーナーを備える内径800mm、長さ1600mmの燃焼帯域、該燃焼帯域から連接され、周辺から原料ノズルを貫通接続した内径145mm、長さ1000mmの狭径部からなる原料導入帯域、クエンチ装置を備えた内径400mm、長さ3000mmの後部反応帯域を順次接合したカーボンブラック反応炉を用い、燃料にC重油、及び原料炭化水素にクレオソート油を使用し、各条件を設定してカーボンブラックAを製造した。
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。
NR:TSR20
BR:宇部興産(株)製のBR360(シス1,4結合量98質量%)
SBR:旭化成(株)製のタフデン1000(非変性S-SBR、スチレン含有量18質量%、ビニル結合量10質量%)
カーボンブラックB:N220(平均粒子径22nm、CTAB115m/g、NSA115m/g、IA118mg/g、CTAB/IA0.97、DBP113cm/100g)
カーボンブラックA:製造例(平均粒子径16nm、CTAB158m/g、NSA170m/g、IA145mg/g、CTAB/IA1.09、DBP138cm/100g)
シリカ:エボニックデグッサ社製のウラトシルVN3(NSA172m/g)
卵殻粉1:キューピー(株)製の卵カルシウム(カルホープ、平均粒子径10μm)
卵殻粉2:キューピー(株)製の卵カルシウム(カルホープ、平均粒子径50μm)
卵殻粉3:(株)グリーンテクノ21製の卵殻粉(平均粒子径100μm)
オイル:出光興産(株)製のダイアナプロセスNH-70S(アロマ系プロセスオイル)
樹脂:ヤスハラケミカル(株)製のYSレジンPX1150N(β-ピネン樹脂、軟化点115℃)
液状ファルネセン系ポリマー:クラレ製のL-FBR-742(液状ファルネセンブタジエン共重合体、SP値8.1)
シランカップリング剤:エボニックデグッサ社製のSi266(ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド)
ワックス:日本精蝋(株)製のオゾエース0355
老化防止剤6C:大内新興化学工業(株)製のノクラック6C(N-フェニル-N’-(1,3-ジメチルブチル)-p-フェニレンジアミン)
ステアリン酸:日油(株)製の桐
酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)製の酸化亜鉛2種
硫黄:細井化学工業(株)製のHK-200-5(5質量%オイル含有粉末硫黄)
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-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド)
加硫促進剤DPG: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)
〔実施例及び比較例〕
表1に示す配合処方にしたがい、(株)神戸製鋼所製の1.7Lバンバリーミキサーを用いて、硫黄及び加硫促進剤以外の薬品を150℃の条件下で5分間混練りし、混練り物を得た。次に、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、80℃の条件下で5分間練り込み、未加硫ゴム組成物を得た。
得られた未加硫ゴム組成物をキャップトレッドの形状に成形し、他のタイヤ部材とともに貼り合わせて未加硫タイヤを作製し、170℃の条件下で10分間プレス加硫して試験用タイヤ(冬用重荷重用タイヤ、サイズ:11R22.5)を得た。
以下の方法により、作製された試験用タイヤのゴム物性、タイヤ性能を評価した。結果を表1に示す。なお、表1の基準比較例は、比較例1である。
<粘弾性試験>
試験用タイヤのキャップトレッドから採取したサンプル(加硫後のゴム組成物)について、Metravib社製の粘弾性試験機(DMA+450)を用いて、下記のせん断変形のモードの条件下で、損失正接(-10℃におけるtanδ)を測定した。
〔せん断モード〕
応力:0.5MPa
周波数:10Hz
tanδの測定温度:-10℃
サンプルサイズ:直径10mm、厚さ2mm
(氷上発進性能)
実車(車両総重量20tの大型トラック、2名乗車)の全輪にテストタイヤを装着し、車両指定の空気圧及び最大積載量の50%積載状態にて、氷路面上での静止状態から10km/hに到達するまで加速距離を測定し、下記式により指数表示した。指数が大きいほど、氷上路面における駆動性能(氷上発進性能)が良好である。
(氷上発進性能指数)=(基準比較例の加速距離)/(各配合の加速距離)×100
Figure 0007581665000002
表1より、イソプレン系ゴム及びブタジエンゴムを含み、かつ前記せん断モードの条件下の-10℃におけるtanδが前記式(1)を満たすゴム組成物を用いた実施例の重荷重用タイヤは、氷上発進性能に優れていた。

Claims (7)

  1. イソプレン系ゴム及びブタジエンゴムを含み、
    下記せん断モードの条件下の-10℃におけるtanδが下記式(1)を満たすゴム組成物(ただし、リン含有量500ppm以下の高純度化天然ゴムを含むゴム組成物と、希土類元素系触媒を用いて合成されたブタジエンゴムを含むゴム組成物とを除く)からなるトレッドを有する重荷重用タイヤであって、
    0.38≦-10℃におけるtanδ≦0.48 (1)
    〔せん断モード〕
    応力:0.5MPa
    周波数:10Hz
    tanδの測定温度:-10℃
    前記ゴム組成物は、
    ゴム成分100質量部に対するカーボンブラックの含有量が20質量部以上150質量部以下であり、
    ゴム成分100質量部に対するシリカの含有量が5質量部以上60質量部以下であり、
    ゴム成分100質量部に対する可塑剤の含有量が10質量部以上であり、
    ゴム成分100質量部に対する25℃で固体状態の樹脂の含有量が1質量部以上30質量部以下であり、
    ゴム成分100質量%中の前記イソプレン系ゴム及び前記ブタジエンゴムの合計含有量が60質量%以上であり、
    ゴム成分100質量%中の前記イソプレン系ゴムの含有量が30質量%以上90質量%以下であり、
    ゴム成分100質量%中の前記ブタジエンゴムの含有量が5質量%以上60質量%以下である重荷重用タイヤ。
  2. 前記ゴム組成物は、ゴム成分100質量部に対するシリカの含有量が14質量部以上である請求項1記載の重荷重用タイヤ。
  3. 前記ゴム組成物は、平均粒子径50μm以上の表面粗化材を含む請求項1又は2記載の重荷重用タイヤ。
  4. 前記ゴム組成物は、平均粒子径20nm以下及び/又は臭化セチルトリメチルアンモニウム吸着比表面積130m/g以上のカーボンブラックを含む請求項1~3のいずれかに記載の重荷重用タイヤ。
  5. 前記ゴム組成物は、ゴム成分100質量部に対する可塑剤の含有量が10~35質量部である請求項1~4のいずれかに記載の重荷重用タイヤ。
  6. 前記ゴム組成物は、ゴム成分100質量部に対する液体可塑剤の含有量が5~20質量部である請求項1~5のいずれかに記載の重荷重用タイヤ。
  7. 前記ゴム組成物は、ゴム成分100質量部に対する前記樹脂の含有量が1.0~15質量部である請求項1~6のいずれかに記載の重荷重用タイヤ。
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