JP2006335805A - タイヤ用ゴム組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】 シリカ含有ゴム組成物のウェット性能及び低転がり抵抗が高次にバランスさせ、かつペイン効果を改良する。
【解決手段】 ゴム成分１００重量部並びに平均粒径２μｍ以上５μｍ未満、平均細孔径２０〜５００Å及びＢＥＴ比表面積６５０〜１０００ｍ²／ｇの多孔質シリカ３〜４０重量部を含むタイヤ用ゴム組成物及びそれを用いた空気入りタイヤ。
【選択図】 なし

Description

本発明はタイヤ用ゴム組成物に関し、更に詳しくは多孔質シリカを配合した、ウェット性能及び低転がり抵抗を高度にバランスさせかつペイン効果に優れたタイヤ用ゴム組成物並びにそれを用いた空気入りタイヤに関する。

ゴム組成物、特にタイヤ用ゴム組成物にシリカを配合することによりウェット性能と低転がり抵抗を両立させる技術が普及しており、さらに高いレベルでウェット性能及び低転がり抵抗を両立させるために様々な加工助剤を配合することが提案されている。例えば特許文献１にはＢＥＴ比表面積８５〜２５０ｍ²／ｇ、粒径５〜３００μｍ、孔径１７５〜２７５Åの細孔の孔体積Ｖ₁が４００Å以下の細孔の孔体積Ｖ₂の５０％以下のシリカを配合したゴム組成物が記載されている。特許文献２には、ＢＥＴ比表面積が４５〜４００ｍ²／ｇ、重量平均粒度が２０〜３００ｎｍで、Ｌ／ＦＩ≧−０．００２５×ＣＴＡＢ＋０．８５（式中、Ｌ：孔径分布の中央〜最大値の幅、ＦＩ：微細度係数（孔径分布の最高値に相当する孔半径値））を満たす多孔度を有するシリカを配合した組成物が記載されている。特許文献３にはＢＥＴ比表面積が１０〜８００ｍ²／ｇ、粒径が５〜２０００μｍで、平均孔径が４０〜１０００Åであるシリカを配合した氷上引掻き性の改良されたゴム組成物が開示されている。更に特許文献４にはＢＥＴ比表面積が５５０〜６００ｍ²／ｇ、粒径が０．５〜６μｍで、平均孔径が５０〜１５０Åのシリカを配合したサイド外観の改良されたゴム組成物が記載されている。しかしながら、これらの提案にも拘らず、ウェット性能と低転がり抵抗とを更に高次にバランスさせたゴム組成物の開発が依然として望まれている。

特開１９９９−１２４４７４号公報 特表２００５−５００４２０号公報 特開１９９７−３０２１５３号公報 特開２００２−０３７９２６号公報

従って、本発明の目的は、ウェット性能及び低転がり抵抗を更に改良すると共に、ペイン効果に優れたタイヤ用ゴム組成物を提供することにある。

本発明に従えば、ゴム成分１００重量部並びに平均粒径２μｍ以上５μｍ未満、平均細孔径２０〜５００Å及びＢＥＴ比表面積６５０〜１０００ｍ²／ｇの多孔質シリカ３〜４０重量部を含むタイヤ用ゴム組成物及びそれを用いた空気入りタイヤが提供される。

本発明によれば、汎用のシリカと比較して粒径が大きい多孔質シリカをゴム組成物に配合することによってウェット性能及び低転がり抵抗が向上し、更にペイン効果を下げることができる。

本発明者らは、前記課題、即ちゴム組成物にシリカを配合することによりウェット性能と低転がり抵抗を両立させる技術において、さらに高いレベルでのウェット性能と低転がり抵抗を両立させるべく検討をすすめた結果、汎用のシリカと比較して粒径の大きい多孔質シリカをゴム組成物に配合することにより、ウェット性能及び低転がり抵抗を向上させると共に、ペイン効果を下げることに成功した。ここでペイン効果とは、多孔質シリカのゴム中への分散性を表わす尺度で、歪率０．２８％と４５０％のＧ’の差をいう。

本発明のタイヤ用ゴム組成物にゴム成分として使用するゴムはタイヤ用に使用することができる任意のゴム、特にジエン系ゴムをあげることができ、具体的には天然ゴム（ＮＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム（ＮＢＲ）、スチレン−イソプレン共重合体ゴム、スチレン−イソプレン−ブタジエン共重合体ゴムなどのジエン系ゴムをあげることができ、その他必要に応じブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、エチレン−プロピレン−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。本発明のゴム組成物のゴム成分はＳＢＲが３０重量％以上含むのがウェットグリップ力の観点から好ましい。

本発明のゴム組成物に配合する多孔質シリカは、平均粒径が２μｍ以上５μｍ未満、好ましくは２．５〜４μｍである。多孔質シリカの平均粒径が２μｍ未満であると多孔質シリカとして十分な比表面積が得られず、逆に５μｍ以上であると、シリカが異物化して耐摩耗性が悪化するので好ましくない。本発明で用いる多孔質シリカの平均細孔径は２０〜５００Åでなければならず、２４〜３００Åであるのが好ましい。多孔質シリカの平均細孔径が２０Å未満ではアンカー効果が得られないので好ましくなく、逆に５００Åを超えると十分な比表面積が得られないので好ましくない。本発明で用いる多孔質シリカのＢＥＴ比表面積は６５０〜１０００ｍ²／ｇでなければならず、好ましくは６８０〜８００ｍ²／ｇである。ＢＥＴ比表面積が６５０ｍ²／ｇ未満（細孔径大）では多孔質シリカとして十分な比表面積が得られず、逆に１０００ｍ²／ｇを超えると（細孔径小）アンカー効果が期待できないので好ましくない。

本発明によれば、前記特定の多孔質シリカとゴム１００重量部に対し３〜４０重量部、好ましくは１０〜３０重量部配合する。この配合量が３重量部より少ないと所望の効果がえられず、逆に４０重量部を超えると耐摩耗性が低下するので好ましくない。

本発明でいう多孔質シリカの平均粒径はレーザー法で測定した粒子の平均粒径であり、また比表面積は簡易ＢＥＴ方式の表面積測定装置を用いて測定した値をいう。このような多孔質シリカは公知であり、例えば高純度珪砂を原料として合成することによって製造することができ、また例えば富士シリシア化学（株）からサイシリアなどの商品名で市販されている。

本発明は好ましい態様ではシリカ重量の５〜１０重量％、更に好ましくは６〜９重量％のシランカップリング剤、好ましくは含硫黄シランカップリング剤を配合するとシリカ−カップリング剤−ゴム間の反応効率がよく、補強性に優れるので好ましい。かかる含硫黄シランカップリング剤としては、例えばビストリエトキシシリルプロピルテトラスルフィド（ＴＥＳＰＴ）、ビストリエトキシシリルプロピルジスルフィド（ＴＥＳＰＤ）などをあげることができる。

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汎用シリカなどのその他の補強剤（フィラー）、加硫剤、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、その他のゴム組成物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、またかかるゴム組成物から一般的な方法で空気入りタイヤを製造することができる。

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。

実施例１及び比較例１〜５
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、１５０℃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。

次に得られたゴム組成物を１５×１５×０．２cmの金型中で１６０℃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。

ゴム物性評価試験法
ｔａｎδ（０℃及び６０℃）：（株）東洋精機製作所製粘弾性スペクトロメーターを用いて、初期歪１０％、振幅±２％、周波数２０Hzの条件で測定した（測定温度０℃及び６０℃）。結果は比較例１の値を１００として表Ｉに指数表示した。この値が小さい方が転がり抵抗が少ないことを示す。

ペイン効果：ＡＬＰＨＡ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ社製ＲＵＢＢＥＲ ＰＲＯＣＥＳＳ ＡＮＡＬＹＺＥＲ ２０００を用いて、試験温度１１０℃、周波数６cpm、歪率０．２８％〜４５０％で測定を行い、歪率０．２８％と４５０％のＧ’の差を多孔質シリカの分散状態を表わす尺度とした。結果は比較例１の値を１００として表Ｉに指数表示した。この数値が小さいほど分散状態が良好であることを示す。

耐摩耗性：ランボーン摩耗試験機を用いて、温度２３℃／スリップ率５０％の条件で摩耗損失体積を測定した。結果は比較例１の値を１００として表Ｉに指数表示した。この数値が大きいほど耐摩耗性に優れていることを示す。

表Ｉ脚注
ＳＢＲ：バイエル社製ＶＳＬ５０２５（溶液重合ＳＢＲ、油展量３７．５phr）
ＢＲ：日本ゼオン（株）製Ｎｉｐｏｌ ＢＲ１２２０
ＣＢ：東海カーボン（株）製Ｎ２３４
シリカ：日本シリカ工業（株）製Ｎｉｐｓｉｌ ＡＱ（ＢＥＴ比表面積２１５ｍ²／ｇ）

多孔質シリカＡ：富士シリシア化学（株）製サイリシア７１０（平均粒径２．８μｍ、平均孔径２５Å、ＢＥＴ比表面積７００ｍ²／ｇ）を粉砕及びふるいによる分級を行い、所望のサイズに調整した（平均粒径１．４μｍ）。
多孔質シリカＢ：富士シリシア化学（株）製サイリシア７１０（平均粒径２．８μｍ、平均孔径２５Å、ＢＥＴ比表面積７００ｍ²／ｇ）
多孔質シリカＣ：富士シリシア化学（株）製サイリシア７３０（平均粒径３．８μｍ、平均孔径２５Å、ＢＥＴ比表面積７００ｍ²／ｇ）
多孔質シリカＤ：富士シリシア化学（株）製サイリシア４４０（平均粒径６．２μｍ、平均孔径１７０Å、ＢＥＴ比表面積３００ｍ²／ｇ）

シランカップリング剤：デクサ社製Ｓｉ６９
亜鉛華：正同化学工業（株）製酸化亜鉛３種
ステアリン酸：日本油脂（株）製ビーズステアリン酸
老化防止剤：フレキシス社製老化防止剤６ＰＰＤ
オイル：富士興産（株）製アロマオイル
イオウ：鶴見化学工業（株）製油処理硫黄（油含量：４．８％）
ＣＢＳ：大内新興化学工業（株）製加硫促進剤ノクセラーＣＺ−Ｇ
ＤＰＧ：大内新興化学工業（株）製加硫促進剤ノクセラーＤ

以上の通り、本発明によれば、多孔質シリカの配合により、耐摩耗性を実質的に保持しながら、高いレベルでのウェット性能と低転がり抵抗とを両立させることができ、しかも本発明に従って、粒径が大きい多孔質シリカを用いることにより、ウェット性能及び低転がり抵抗を向上させると共に、ペイン効果を下げることができるので、空気入りタイヤ、特に空気入りタイヤのトレッドゴムとして使用するのに有用である。

Claims (4)

1. ゴム成分１００重量部並びに平均粒径２μｍ以上５μｍ未満、平均細孔径２０〜５００Å及びＢＥＴ比表面積６５０〜１０００ｍ²／ｇの多孔質シリカ３〜４０重量部を含んでなるタイヤ用ゴム組成物。
2. 前記ゴム成分がスチレン−ブタジエン共重合体ゴム３０重量％以上を含む請求項１に記載のゴム組成物。
3. 前記多孔質シリカ重量の５〜１０重量％の量の含硫黄シランカップリング剤を更に含む請求項１又は２に記載のゴム組成物。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のゴム組成物を用いた空気入りタイヤ。