JP2009242578A

JP2009242578A - ジエン系ゴム組成物

Info

Publication number: JP2009242578A
Application number: JP2008090599A
Authority: JP
Inventors: Yoshihisa Inoue; 芳久井上
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2008-03-31
Filing date: 2008-03-31
Publication date: 2009-10-22

Abstract

【課題】ジエン系ゴムにモノメタクリル酸亜鉛を配合したジエン系ゴム組成物であって、粘度を増加させることなく、耐摩耗性を向上させたジエン系ゴム組成物を提供する。
【解決手段】(A)天然ゴムおよび／または合成イソプレンゴム95〜40重量％および(B)ポリブタジエンゴム5〜60重量％よりなるジエン系ゴムブレンド物100重量部当り、(C)モノメタクリル酸亜鉛3〜9重量部および(D)窒素吸着比表面積N₂SA(JIS K6217-2準拠)が90m²/g以上のカーボンブラック35〜60重量部を配合したジエン系ゴム組成物。(B)成分ポリブタジエンゴムの一部または全部は、ハイシスポリブタジエンゴムとして用いることもできる。かかるジエン系ゴム組成物は、タイヤのキャップトレッドおよびベーストレッドの少なくとも一方の形成材料として有効に用いられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ジエン系ゴム組成物に関する。さらに詳しくは、耐摩耗性にすぐれた空気入りタイヤトレッド部を形成し得るジエン系ゴム組成物に関する。

良路走行向けトラックバスラジアルタイヤ(TBR)については、それの耐摩耗性の向上が市場から望まれている。空気入りタイヤの耐摩耗性を向上させる手法として、カーボンブラック配合量の増量や高リニアリティブタジエンゴムの使用などといった方法があるが、これらの手法ではジエン系ゴム組成物の粘度の増大が避けられないため、加工性が悪化するという問題がみられる。

一方、耐摩耗性を改善させることを目的とするものではないが、タイヤの耐摩耗性を大幅に低下させることなく、転がり抵抗を低減させる方法として、(A)ゴム成分100重量部に対し、(B)メタクリル酸のMg塩、Zn塩またはAl塩を1〜3重量部または0.5〜4重量部、(C)N,N′-ビス(2-メチル-2-ニトロプロピル)-1,6-ヘキサンジアミン1〜3重量部、0.1〜1.4重量部または0.3〜0.7重量部および(D)シリカおよび／またはカーボンブラックを配合したゴム組成物が提案されている。
特開２００３−２１３０４５号公報特開２００３−２９２６８３号公報特開２００３−２８６３６７号公報

タイヤのトレッド形成に好適に用いられるというこれら特許文献１〜３記載の発明では、(C)成分ジアミン化合物を必須成分とするばかりではなく、(B)成分として用いられているMg塩やZn塩としては、市販品である三新化学工業製品サンエステル SK-13またはSK-30が用いられており、これらはサンエステルのHPの記載からジメタクリル酸Mg塩またはZn塩である。

さらに、メタクリル酸Zn塩については、(A)天然ゴム100重量部に対し、(B)カーボンブラック35〜50重量部、(C)シリカ3〜15重量部、(D)グリコール0.1〜3.0重量部および(E)モノメタクリル酸亜鉛またはジメタクリル酸亜鉛0.05〜0.8重量部を配合したゴム組成物についての提案もみられ、このゴム組成物はタイヤのスチールゴムの被覆ゴムとしてすぐれていると述べられているが、(E)成分のモノメタクリル酸亜鉛またはジメタクリル酸亜鉛についての説明は全くなく、その商品名も記載されていない。
特開平５−５１４９１号公報

本発明の目的は、ジエン系ゴムにモノメタクリル酸亜鉛を配合したジエン系ゴム組成物であって、粘度を増加させることなく、耐摩耗性を向上させたジエン系ゴム組成物を提供することにある。

かかる本発明の目的は、(A)天然ゴムおよび／または合成イソプレンゴム95〜40重量％および(B)ポリブタジエンゴム5〜60重量％よりなるジエン系ゴムブレンド物100重量部当り、(C)モノメタクリル酸亜鉛3〜9重量部および(D)窒素吸着比表面積N₂SA(JIS K6217-2準拠)が90m²/g以上のカーボンブラック35〜60重量部を配合したジエン系ゴム組成物によって達成される。(B)成分ポリブタジエンゴムの一部または全部は、ハイシスポリブタジエンゴムとして用いることもできる。

モノメタクリル酸亜鉛を一成分として含有する本発明のジエン系ゴム組成物は、粘度を増加させることなく、これより得られる成形品の耐摩耗性を向上させることができる。さらに、モノメタクリル酸亜鉛とハイシスポリブタジエンゴムとを併用することにより、成形品の耐摩耗性を飛躍的に向上させることができる。

かかる特性を有する本発明のジエン系ゴム組成物は、空気入りタイヤ、特にトラックバスラジアルタイヤのキャップトレッドおよびベーストレッドの少なくとも一方の形成に有効に用いることができる。

(A)成分の天然ゴムと合成イソプレンゴムとは、それらそれぞれ単体で、あるいは任意のブレンド割合でブレンドして用いることができる。これらの(A)成分は、(B)成分であるポリブタジエンゴムとのジエン系ゴムブレンド物として用いられる。これらの(A)成分と(B)成分とは、前者が95〜40重量％、好ましくは90〜45重量％に対し後者が5〜60重量％の割合で用いられる。(B)成分の割合がこれよりも少なく用いられると、耐摩耗性が不足するようになり、またこれよりも多く用いられても、耐摩耗性が不足するようになる。

(B)成分として用いられるポリブタジエンゴムは、汎用のポリブタジエンゴムであり、トランス-1,4型が主成分を占めるゴムであるが、かかる汎用ポリブタジエンゴムの一部または全部をハイシスポリブタジエンゴムで置換して用いることもできる。ここで用いられるハイシスポリブタジエンは、シス-1,4含量が95％以上を占め、また5重量％トルエン溶液粘度(室温)が100cps以上であるポリブタジエンゴムであり、立体規則性の高いポリマーとして用いられる。このようなハイシスポリブタジエンをポリブタジエンゴム中100〜20重量％程度置換して用いたとき、耐摩耗性の改善は顕著なものとなる。

(C)成分のモノメタクリル酸亜鉛は、メタクリル酸が亜鉛に対して配位結合しているものと考えられ、〔CH(CH₃)=CHCOO〕₂Znで表わされるジメタクリル酸亜鉛とは区別される。実際には、モノメタクリル酸亜鉛として市販されているサートマー社製品SR709等をそのまま用いることができる。また、モノメタクリル酸亜鉛の合成例としては、塩基過剰でメタクリル酸と酸化亜鉛とを反応させて得られた、例えば60重量％のモノメタクリル酸亜鉛と30重量％のジメタクリル酸亜鉛、10重量％の酸化亜鉛とからなる混合塩が挙げられる。
特表平１１−５１２７７６号公報

(C)成分は、(A)、(B)両成分よりなるジエン系ゴムブレンド物100重量部当り3〜9重量部、好ましくは4〜8重量部の割合で用いられる。(C)成分の配合割合がこれよりも少ないと、耐摩耗性の改善は達成されず、一方これ以上の割合で用いられると、耐摩耗性ばかりではなく、粘度の上昇もみられるようになる。ここで、モノメタクリル酸亜鉛は、酸化亜鉛と併用することなく亜鉛化合物として単独で用いることもできるし、亜鉛化合物の合計量が9重量部以内であれば、酸化亜鉛との併用も可能である。

(D)成分のカーボンブラックとしては、窒素吸着比表面積N₂SA(JIS K6217-2準拠)が90m²/g以上、好ましくは100〜160m²/gのカーボンブラック、例えばISAF、SAFなどのグレードのカーボンブラックが、ジエン系ゴムブレンド物100重量部当り35〜60重量部、好ましくは40〜55重量部の配合割合で用いられる。これより小さいN₂SA値を有するカーボンブラックを用いると、粘度は低くなるものの、耐摩耗性の低下が著しくなる。また、配合割合についても、これより少ない割合で用いられると強度など必要な物性値を満足させた加硫物が得られなくなり、一方これより多い割合で用いられると発熱量が増加するようになる。

以上の各成分を必須成分とするジエン系ゴム組成物中には、ゴムの配合剤として一般的に用いられている配合剤、例えばジエン系ゴムの種類に応じて硫黄等の加硫剤、チアゾール系、スルフェンアミド系、グアニジン系、チウラム系等の加硫促進剤、タルク、クレー、グラファイト、珪酸カルシウム等の補強剤または充填剤、ステアリン酸、パラフィンワックス、アロマオイル等の加工助剤、老化防止剤、可塑剤などが必要に応じて適宜配合されて用いられる。

組成物の調製は、ニーダ、バンバリーミキサ等の混練機およびオープンロール等を用いる一般的な方法で混練することによって行われ、得られた組成物は、例えば図１に示されるようにトラックバスラジアルタイヤのキャップトレッド４およびベーストレッド５の少なくとも一方を形成するように加硫成形される。すなわち、このジエン系ゴム組成物を未加硫の状態で空気入りタイヤキャップトレッドまたはベーストレッドの形状に押出加工し、タイヤ成形機上で通常の方法によりケーシング部と貼り合せて未加硫タイヤを成形し、これを加硫機中で加熱・加圧して、ジエン系ゴム組成物からキャップトレッドおよびベーストレッドの少なくとも一方を形成させたトラックバスラジアルタイヤを得ることができる。

次に、実施例について本発明を説明する。

比較例１(標準例)
天然ゴム(タイ国製STR20) 60重量部
ポリブタジエンゴム(日本ゼオン製品ニポールIR2200) 40 〃
ハイシスポリブタジエンゴム(宇部興産製品360L； −
シス-1,4含量95％以上、5重量％トルエン溶液粘度>100cps)
ISAFカーボンブラック(キャボットジャパン製品ショウブラックN234； 50 〃
N₂SA 123m²/g)
酸化亜鉛(正同化学工業製品酸化亜鉛3種) 3 〃
モノメタクリル酸亜鉛(サートマー社製品SR709) −
ステアリン酸(千葉脂肪酸製品工業用ステアリン酸) 1 〃
老化防止剤(住友化学製品アンチゲンRD-G) 2 〃
硫黄(鶴見化学工業製品金華印油入微粉硫黄) 2 〃
加硫促進剤(大内新興化学工業製品ノクセラーNS-F) 1.5 〃

以上の各成分の内、加硫促進剤と硫黄を除く各成分を16L密閉型ミキサで6分間混練し、160℃に達したとき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加え、オープンロールで混練し、ジエン系ゴム組成物を得た。

比較例２
比較例１において、カーボンブラック量が55重量部に変更された。

比較例３
比較例１において、カーボンブラックとしてHAFカーボンブラック(キャボットジャパン製品ショウブラックN330；N₂SA 75m²/g)が同量用いられた。

比較例４
比較例１において、酸化亜鉛が用いられず、モノメタクリル酸亜鉛が1重量部用いられた。

実施例１
比較例１において、酸化亜鉛が用いられず、モノメタクリル酸亜鉛が5重量部用いられた。

実施例２
比較例１において、酸化亜鉛が用いられず、モノメタクリル酸亜鉛が8重量部用いられた。

実施例３
比較例１において、酸化亜鉛量が1重量部に変更され、モノメタクリル酸亜鉛が3重量部用いられた。

比較例５
実施例１において、天然ゴム量が97重量部に、ポリブタジエンゴム量が3重量部にそれぞれ変更された。

比較例６
比較例１において、ポリブタジエンゴムの代りに、同量のハイシスポリブタジエンゴムが用いられた。

実施例４
実施例１において、ポリブタジエンゴムの代りに、同量のハイシスポリブタジエンゴムが用いられた。

実施例５
実施例２において、ポリブタジエンゴムの代りに、同量のハイシスポリブタジエンゴムが用いられた。

実施例６
実施例３において、ポリブタジエンゴムの代りに、同量のハイシスポリブタジエンゴムが用いられた。

比較例７
実施例４において、モノメタクリル酸亜鉛量が15重量部に変更された。

比較例８
実施例４において、天然ゴム量が20重量部に、ポリブタジエン量が80重量部にそれぞれ変更された。

以上の各実施例および各比較例で得られたジエン系ゴム組成物について、ムーニー粘度MV₁₊₄(100℃)を測定し、比較例１を100とした逆数で指数表示(値が大きいもの程粘度が低く、加工性がよい)すると共に、この組成物を150℃で30分間加硫して、JIS K6264に準拠して耐摩耗性の測定を行った。耐摩耗性の測定は、岩本製作所製のランボーン式摩耗試験機を用い、負荷荷重1.5N、スリップ率50％の条件下で、測定試験片の摩耗減量を測定し、比較例１を100とした逆数で指数表示(値が大きいもの程耐摩耗性がよい)した。

得られた結果は、次の表に示される。
表
例 MV ₁₊₄ (100℃) ランボーン摩耗
比較例１ 100 100
〃２ 94 104
〃３ 127 77
〃４ 103 82
実施例１ 114 108
〃２ 118 112
〃３ 112 107
比較例５ 97 88
〃６ 89 105
実施例４ 103 111
〃５ 107 116
〃６ 101 109
比較例７ 92 88
〃８ 102 74

以上の結果から、次のようなことがいえる。
(1) 標準例のカーボンブラック量を増量すると、耐摩耗性はよくなるが、粘度指数が悪化する(比較例２)。
(2) 標準例のカーボンブラックを規定以下のN₂SA値を有するカーボンブラックに変更すると、粘度は低下するが、耐摩耗性が不足する(比較例３)。
(3) 標準例の酸化亜鉛をモノメタクリル酸亜鉛に変更したが、その配合量が少ないため耐摩耗性の低下がみられた(比較例４)。
(4) 本発明でポリブタジエンゴムを用いた各実施例では、粘度が低く、耐摩耗性も良好である(実施例１〜３)。
(5) 実施例１において、天然ゴムに対するポリブタジエンゴムのブレンド割合が規定よりも少なくすると、耐摩耗性が不足する(比較例５)。
(6) 標準例のポリブタジエンをハイシスポリブタジエンゴムに変更しても、モノメタクリル酸亜鉛が用いられていないため、耐摩耗性はよくなるが、粘度指数が低下する(比較例６)。
(7) モノメタクリル酸亜鉛とハイシスポリブタジエンを併用すると、粘度が低く、また耐摩耗性が大幅に改善される(実施例４〜６)。
(8) 標準例の酸化亜鉛をモノメタクリル酸亜鉛に変更した場合であっても、その量が多すぎる場合には、粘度指数および耐摩耗性のいずれもが低下する(比較例７)。
(9) 実施例４において、天然ゴムに対するポリブタジエンゴムのブレンド割合が規定よりも多すぎると、耐摩耗性の低下が著しい(比較例８)。

トラックバスラジアルタイヤの要部断面図である。

符号の説明

１トレッド部
２サイドウォール部
３ビード部
４キャップトレッド
５ベーストレッド
６ベルト
７カーカス

Claims

(A)天然ゴムおよび／または合成イソプレンゴム95〜40重量％および(B)ポリブタジエンゴム5〜60重量％よりなるジエン系ゴムブレンド物100重量部当り、(C)モノメタクリル酸亜鉛3〜9重量部および(D)窒素吸着比表面積N₂SA(JIS K6217-2準拠)が90m²/g以上のカーボンブラック35〜60重量部を配合してなるジエン系ゴム組成物。
(B)成分ポリブタジエンゴムの一部または全部がハイシスポリブタジエンゴムで置換して用いられた請求項１記載のジエン系ゴム組成物。
ハイシスポリブタジエンがシス-1,4含量が95％以上であり、5重量％トルエン溶液粘度(室温)が100cps以上である請求項２記載のジエン系ゴム組成物。
(C)成分モノメタクリル酸亜鉛と共に酸化亜鉛ZnOが併用された請求項１、２または３記載のジエン系ゴム組成物。
酸化亜鉛と併用されたとき、(C)成分モノメタクリル酸亜鉛との合計量が9重量部以下である請求項４記載のジエン系ゴム組成物。
タイヤのキャップトレッドおよびベーストレッドの少なくとも一方の形成材料として用いられる請求項１、２、３、４または５記載のジエン系ゴム組成物。
請求項６記載のジエン系ゴム組成物からタイヤのキャップトレッドおよびベーストレッドの少なくとも一方が形成された空気入りタイヤ。
トラックバスラジアルタイヤとして用いられる請求項７記載の空気入りタイヤ。