JP4876403B2 - タイヤ用ゴム組成物 - Google Patents

Description

本発明はタイヤ用ゴム組成物に関し、更に詳しくはシリカを配合した発熱性、ウェット性能及び転がり抵抗の良好なゴム組成物の加工性を改良したタイヤ用ゴム組成物に関する。

従来、空気入りタイヤの業界において、ゴムを補強するために、カーボンブラックやシリカなどの補強性充填剤が用いられていることは周知の通りである。タイヤ用コンパウンドにカーボンブラックを充填すると、加工性が良く、また耐摩耗性等の強度の高いコンパウンドを得ることができるが、タイヤ物性の温度依存性が大きく、また発熱性が高くなり、タイヤの転がり抵抗が大きくなるという問題があった。そのためシリカを配合する技術が注目をあびている。即ちゴム組成物中にシリカを分散性良く均一に充填すると、発熱性が低く、かつ物性の温度依存性が低くなり、ウェット性能が良好で、転がり抵抗の低いタイヤ用ゴムコンパウンドを得ることができる（特許文献１参照）。

しかしながら、ゴム中にシリカを配合した場合には、シリカはシリカ自身が有するシラノール基のため、シリカ同士で凝集しやすく、ゴム中に均一に分散させることが難しいという問題がある。さらに、シリカコンパウンド中のシリカはアミン物質をその水素結合にて吸着させてしまう性質を有するため、ゴム組成物中に共存する加硫促進剤等を吸着してしまい、加硫時間を遅らせるという問題があることが知られている。

特開平１０−６７８８７号公報

従って、本発明は、前述のシリカ配合ゴム組成物の問題点を排除して、シリカ配合ゴム組成物中のシリカの分散性を改善して、シリカ配合ゴム組成物の本来の特性を損なうことなく、シリカ含有ゴム組成物の加工性を改良することを目的とする。

本発明に従えば、ゴム１００重量部、シリカ１０〜１００重量部を含む充填剤１５〜１５０重量部、式（Ｉ）：

で表される３−オクタノイルチオ−１−プロピルトリエトキシシラン（以下、ＮＸＴシランという）を前記シリカ重量の０．５〜２０重量％となる量並びに式（ＩＩ）：

で表されるテトラアルコキシ化合物を前記ＮＸＴシラン重量の０．１〜２０重量％を含んでな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が提供される。

本発明によれば、シリカ含有ゴム組成物に、特定のシランカップリング剤である３−オクタノイルチオ−１−プロピルトリエトキシシラン（ＮＸＴシラン）及び特定のテトラアルコキシ化合物を添加し、ゴム中に配合することにより、シリカ−シランカップリング剤の反応性を向上させ、均一分散させることが困難なシリカ配合ゴム組成物中のシリカの分散を向上させることができ、それによってゴム組成物の加工性を改良すると共に、ゴム物性も改善することができる。

本発明に係るゴム組成物は、ゴム１００重量部、シリカ１０〜１００重量部（好ましくは２０〜８０重量部）を含む充填剤１５〜１５０重量部（好ましくは５０〜１００重量部）、前記式（Ｉ）で表される３−オクタノイルチオ−１−プロピルトリエトキシシラン（ＮＸＴシラン）をシリカ重量の０．５〜２０重量％（好ましくは５〜１５重量％）、そして式（ＩＩ）で表されるテトラアルコキシ化合物をＮＸＴシラン重量の０．１〜２０重量％（好ましくは１〜２０重量％）から構成される。

本発明のゴム組成物に配合されるゴム成分については特に限定はなく、タイヤ用として使用できる任意のゴムとすることができる。具体例としてはジエン系ゴム、例えば天然ゴム（ＮＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、各種ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、各種スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）などをあげることができる。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。

本発明において使用する充填剤はシリカを、ゴム１００重量部当り１０〜１００重量部配合する必要がある。このシリカの配合量が少ないと、所望の効果が得られず、逆に多過ぎると、ゴムとの混合性が悪化するので好ましくない。本発明において使用するシリカは湿式シリカ、乾式シリカなどタイヤ用ゴム組成物に配合することができる任意のシリカを用いることができる。

本発明において使用するＮＸＴシラン（３−オクタノイルチオ−１−プロピルトリエトキシシラン）はＧＥ東芝シリコーン（株）よりシランカップリング剤として市販されている化合物であり、本発明のゴム組成物において、この配合量が少ないとシリカの分散不良が発生し、逆に多いと、混合中にシランカップリング剤の縮合反応が発生し、シリカとのカップリング効率が低下するという問題があるので好ましくない。

本発明において使用する式（ＩＩ）の化合物の量がＮＸＴシランの０．１重量％より少ないと、シリカ−シランカップリング剤のシラニゼーションの促進効果が無く、逆に２０重量％より多いと、反応性が高くなりすぎて未加硫ゴムの加工性が悪化し、またカップリング剤の縮合反応を促進させてカップリング効率を低下させてしまうので好ましくない。

式（ＩＩ）中のＲは、水素又は炭素数が１〜２４の炭化水素基であれば全て同じでも、また全て又は部分的に異なっていても良く、直鎖状のアルキル基、分岐状のアルキル基、フェニル基、アリル基等が挙げられるが、特にこれらに限定するものではない。好ましいＲは、炭素数が１〜１０のもので、炭素数が１０を超えると求核性が低下する傾向にあり、シリカ−シランカップリング剤の反応促進作用効果が小さくなるおそれがある。

式（ＩＩ）における元素Ａは、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）又はラボホージウム（Ｒｆ）、特にコスト面からＴｉ，Ｚｒの元素周期表ＩＶＢ族の元素（ルイス酸触媒）又は珪素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｒ）、スズ（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、特にコスト面を考慮すればＳｉ，Ｓｎ，Ｐｂ、更に環境への影響を考慮すればＳｉ，Ｓｎなどの元素周期表ＩＶＡ族の元素（ルイス塩基触媒）とすることができる。

本発明に係るゴム組成物には、前記した必須成分に加えて、カーボンブラックなどのシリカ以外の補強剤（フィラー）、加硫又は架橋剤、加硫又は架橋促進剤、各種オイル、老化防止剤、可塑剤などのタイヤ用、その他一般ゴム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、加硫又は架橋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。

標準例１、実施例１〜３及び比較例１〜３
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１．８リットルの密閉型ミキサーで６分間混練し、１６５±５℃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。このゴム組成物を用いて以下に示す試験法で未加硫物性を評価した。結果は表Ｉに示す。

次に得られたゴム組成物を１５×１５×０．２cmの金型中で１６０℃で２０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
ムーニー粘度：ＪＩＳ Ｋ６３００に基づき、１００℃で測定した。結果は標準例１の値を１００として指数表示した。この値が小さい方が加工性に優れていることを示す。
加硫速度（Ｔ９５）：ＪＩＳ Ｋ６３００に基づき、１６０℃にて９５％加硫度に達する時間を測定した。結果は標準例１の値を１００として指数表示した。この値が小さい方が加工性に優れていることを示す。

△Ｇ’：αテクノロジー社製ＲＰＡ２０００を用い、歪せん断応力Ｇ’を測定した。未加硫ゴムを用いて１６０℃×２０分の加硫を行い、歪０．２８％〜３０．０％までのＧ’を測定し、その差（Ｇ’０．２８（ＭＰａ）−Ｇ’３０．０（ＭＰａ））の値を求めた。結果は標準例１の値を１００として指数表示した。この値が小さい方がシリカの分散性が良好なことを示す。
ｔａｎδ（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で測定した（測定温度６０℃）。結果は標準例１の値を１００として指数表示した。この値が小さい方が転がり抵抗が少ないことを示す。

表Ｉ脚注
溶液重合ＳＢＲ：バイエル社製ＶＳＬ５０２５（油展３７．５phr）
ＢＲ：日本ゼオン（株）製ＮｉｐｏｌＢＲ１２２０
シリカ：ローディア社製Ｚｅｏｓｉｌ１１６５ＭＰ
カーボンブラック：東海カーボン（株）製Ｎ２３４
Ｓｉ６９：Ｄｅｇｕｓｓａ社製シランカップリング剤
ＮＸＴ：ＧＥ東芝シリコーン（株）製ＮＸＴシラン
オイル：出光興産（株）製アロマックス３
ステアリン酸：日本油脂（株）製ビーズステアリン酸
亜鉛華：正同化学工業（株）製酸化亜鉛３種
老防６Ｃ：フレキシス社製６ＰＰＤ
加硫促進剤ＣＺ：大内新興化学工業（株）製ノクセラーＣＺ−Ｇ
加硫促進剤Ｄ：大内新興化学工業（株）製ノクセラーＤ
硫黄：鶴見化学工業（株）製油処理硫黄

Ｔｉ−１：テトラ−ｎ−ブトキシチタン

Ｔｉ−２：テトラ−ｔ−ブトキシチタン

Ｚｒ：テトラ−ｎ−ブトキシジルコニウム

表ＩにおいてＳｉ６９＋Ｔｉ−１，Ｓｉ６９＋Ｔｉ−２及びＳｉ６９＋ＺｒはそれぞれＳｉ６９に対し１重量％のＴｉ−１，Ｔｉ−２及びＺｒを含んだものをいい、同様にＮＸＴ＋Ｔｉ−１，ＮＸＴ＋Ｔｉ−２及びＮＸＴ＋ＺｒもそれぞれＮＸＴシランに対し１重量％のＴｉ−１，Ｔｉ−２及びＺｒを含んだものをいう。

以上の通り、本発明に従えば、シリカを補強剤として含むゴム組成物にＮＸＴシラン及びテトラアルコキシ化合物を配合することにより、低発熱性、良好なウェット性能及び低転がり抵抗を損なうことなく、又は改良して、ゴム組成物の加工性を高めることができるので、空気入りタイヤのタイヤトレッド用などとして有用である。

Claims (2)

1. ゴム１００重量部、シリカ１０〜１００重量部を含む充填剤１５〜１５０重量部、式（Ｉ）：
   

   

   で表される３−オクタノイルチオ−１−プロピルトリエトキシシラン（以下、ＮＸＴシランという）を前記シリカ重量の０．５〜２０重量％となる量並びに式（ＩＩ）：
   

   

   で表されるテトラアルコキシ化合物を前記ＮＸＴシラン重量の０．１〜２０重量％を含んでなるタイヤ用ゴム組成物。
2. 請求項１に記載のゴム組成物をトレッドに用いた空気入りタイヤ。