JPH10147667A - タイヤのビードフィラー用ゴム組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 Ｅ′（貯蔵弾性率）やｔａｎδなどの加硫物
性を損なうことなく、粘度の低下やスコーチ時間の延長
などにより未加硫配合物の加工性が改良され、また加硫
時間の短縮などで生産性を向上させたタイヤのビードフ
ィラー用ゴム組成物を提供する。 【解決手段】 天然ゴム４０重量部以上を含むジエン系
ゴム１００重量部に対し、窒素比表面積が１００ｍ² ／
ｇ以下のカーボンブラック５０重量部以上及び下記アル
コキシシリル基（≡Ｓｉ−ＯＲ¹ ）またはアシルオキシ
シリル基（≡Ｓｉ−ＯＣＯＲ² ）（式中、Ｒ¹ は炭素数
１〜１８の置換または非置換の１価の炭化水素基もしく
はエーテル結合含有有機基であり、Ｒ² は水素または炭
素数１〜２１の炭化水素基である）を含む平均重合度が
３〜１００００のポリシロキサン１０重量部以下を配合
してなるタイヤのビードフィラー用ゴム組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は乗用車やトラック、
バスなどの空気入りタイヤのビードフィラー用ゴム組成
物に関し、更に詳しくは粘弾性特性におけるＥ′（貯蔵
弾性率）やｔａｎδなどの加硫物性を実質的に損なうこ
となく、粘度の低下やスコーチ時間の延長などにより未
加硫配合物の加工性が改良され、また加硫時間の短縮な
どで生産性を向上させることができるタイヤのビードフ
ィラー用ゴム組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】乗用車やトラック、バスなどの空気入り
タイヤのビードフィラー用ゴム組成物の加工性及び生産
性を向上させる目的でプロセスオイルの配合量を増加さ
せたり、カーボンの配合量を減らしたりして未加硫ゴム
組成物の粘度を低くすることは試みられているが、この
ような方法では粘度は低下するもののＥ′（貯蔵弾性
率）やｔａｎδなどの加硫物性が低下するという問題が
あった。また加工助剤の添加による方法も考えられる
が、既存の加工助剤にも加硫物性を損なうことなく前記
目的を達成し得るようなものは見当たらない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、前記した従来のビードフィラー用ゴム組成物の問題
点を排除して、Ｅ′（貯蔵弾性率）やｔａｎδなどの加
硫物性を実質的に損なうことなく、粘度の低下やスコー
チ時間の延長などにより未加硫配合物の加工性が改良さ
れ、また加硫時間の短縮などで生産性を向上させること
ができるタイヤのビードフィラー用ゴム組成物を提供す
ることにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明に従えば、天然ゴ
ム４０重量部以上を含むジエン系ゴム１００重量部に対
し、窒素比表面積が１００ｍ² ／ｇ以下のカーボンブラ
ック５０重量部以上及び下記アルコキシシリル基（Ｉ）
またはアシルオキシシリル基（II）： ≡Ｓｉ−ＯＲ¹ （Ｉ） ≡Ｓｉ−ＯＣＯＲ² （II） （式中、Ｒ¹ は炭素数１〜１８の置換または非置換の１
価の炭化水素基もしくはエーテル結合含有有機基であ
り、Ｒ² は水素または炭素数１〜２１の炭化水素基であ
る）を含む平均重合度が３〜１００００のポリシロキサ
ン１０重量部以下を配合してなるタイヤのビードフィラ
ー用ゴム組成物が提供される。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明のタイヤのビードフィラー
用ゴム組成物に配合されるゴム成分としては汎用のジエ
ン系ゴム（例えば天然ゴム（ＮＲ）、ポリイソプレンゴ
ム（ＩＲ）、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−
ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）など）が用いられる
が、本発明においては引張り強度の高い天然ゴムの使用
が最も好ましく、ジエン系ゴム１００重量部のうち４０
重量部以上、好ましくは７０重量部以上を天然ゴムとす
る必要がある。

【０００６】本発明に係るゴム組成物に配合されるカー
ボンブラックは従来タイヤ用として用いられている任意
のカーボンブラック（例えばオイルファーネス法等で得
られるカーボンブラック）のうち、発熱性の観点から窒
素比表面積（Ｎ₂ ＳＡ）（ＡＳＴＭ−Ｄ３０３７−７８
の方法Ｃにて測定）が１００ｍ² ／ｇ以下、好ましくは
７０〜９０ｍ² ／ｇである。カーボンブラックの窒素比
表面積が１００ｍ² ／ｇを越えるとｔａｎδが上昇して
発熱性が悪化するので好ましくない。

【０００７】本発明において使用するゴム組成物に配合
されるカーボンブラックの配合量は、ジエン系ゴム１０
０重量部当り５０重量部以上、好ましくは５５〜８０重
量部である。このカーボンの配合量が少な過ぎると引張
り応力及び破断物性が低下するので好ましくなく、逆に
多過ぎるとゴム配合物の粘度が上昇して加工性が不良に
なったり、発熱が高くなったりするので好ましくない。

【０００８】本発明には係るゴム組成物には補強剤とし
てカーボンブラックの一部に代えて、従来からゴム組成
物に配合されている任意のシリカを配合することがで
き、シリカと併せてシランカップリング剤を用いること
ができる。シリカの配合により発熱性が低下し、耐久性
が向上するので好ましい。

【０００９】本発明に従えば、タイヤのビードフィラー
用ゴム組成物に、前記式（Ｉ）及び／又は（II）で表さ
れるアルコキシシリル基及び／又はアシルオキシシリル
基を有する平均重合度が３〜１００００、好ましくは１
０〜１０００のポリマー（オリゴマー）を、ジエン系ゴ
ム１００重量部に対し、１０重量部以下、好ましくは
０．１〜８重量部配合する。

【００１０】前述の如く本発明に従ってゴム組成物中に
配合されるアルコキシシリル基（Ｉ）またはアシルオキ
シシリル基（II）を含有するポリシロキサンは、平均重
合度が３〜１００００、好ましくは１０〜１０００のポ
リマー（又はオリゴマー）である必要がある。従って、
本発明のポリシロキサンにおいては特定量の≡Ｓｉ−Ｏ
−Ｒ¹ 基又は≡Ｓｉ−ＯＣＯＲ² 基の存在が必須であ
り、これらの基は主鎖、側鎖、末端のいずれにあっても
よい。また水素基や他の有機基があってもよい。さらに
本発明で用いるポリシロキサンはＳｉ原子に直接結合し
たアルコキシ基及びアシルオキシ基が１分子中に６個以
上存在するのが好ましい。なお、本発明において使用す
る前記ポリシロキサンはその分子中にＳｉ原子に直接結
合した炭化水素基、好ましくはアルキル基を少なくとも
１個有するのがゴム成分との親和性の観点から好まし
い。かかるポリシロキサンは公知物質であり、例えば一
般的には以下のようにして製造することができる。

【００１１】アルコキシシリルまたはアシルオキシシリ
ル基を含有するポリシロキサンはＳｉ−Ｈ基含有ポリシ
ロキサンとアルコール又はカルボン酸とを触媒の存在下
に反応させることによって合成される。

【００１２】前記≡Ｓｉ−Ｈ基含有ポリシロキサンとし
ては以下のものを例示できる。

【００１３】

【化１】

【００１４】前記アルコールとしては、メタノール、エ
タノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、
ヘプタノール、オクタノール、オクタデカノール、フェ
ノール、ベンジルアルコールなどがあげられ、更にエチ
レングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコ
ールモノメチルエーテルなど酸素原子を有するアルコー
ルも例示することができる。

【００１５】前記カルボン酸としては酢酸、プロピオン
酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ミリスチン酸などを
例示することができる。

【００１６】更に前記触媒としては、塩化白金酸、白金
−エーテル錯体、白金−オレフィン錯体、ＰｄＣｌ
₂ （ＰＰｈ₃ ）₂ ，ＲｈＣｌ₂ （ＰＰｈ₃ ）₂ が使用で
きる。相当する≡Ｓｉ−Ｈ基含有ポリシロキサンとアル
コールまたはカルボン酸とを触媒存在下反応させること
より合成される。有機基を導入する方法としては、≡Ｓ
ｉ−Ｈと二重結合を有する有機化合物を上記触媒を用い
て反応させることにより容易に導入される。二重結合を
有する化合物としては、スチレン、α−メチルスチレ
ン、α−メチルスチレンダイマー、リモネン、ビニルシ
クロヘキセン等がある。

【００１７】別の方法としては、相当する≡Ｓｉ−Ｈ基
含有ポリシロキサンと、以下に示すような二重結合含有
アルコキシシランとを、前記した触媒の存在下に反応さ
せることにより合成することができる。

【００１８】

【化２】

【００１９】更に別の方法として、本発明において使用
するポリシロキサンは、シラノール末端ポリシロキサン
とアルコキシシランとを２価のスズ化合物などの触媒の
存在下に反応させることにより合成することができる。
このようなシラノール末端ポリシロキサンとしては以下
のものを例示することができる。

【００２０】

【化３】

【００２１】前記アルコキシシランとしては以下のアル
コキシシランをあげることができ、更に表Ｉに示すシラ
ンカップリング剤をあげることができる。

【００２２】

【化４】

【００２３】

【表１】

【００２４】本発明において使用するポリシロキサン
は、更に反応性の官能基を側鎖又は末端に有するポリシ
ロキサンと前記表Ｉのシランカップリング剤との反応に
より合成することができる。反応性の官能基を有するポ
リシロキサンとしては、エポキシ基、アミノ基、メルカ
プト基、カルボキシル基等を有するものが例示すること
ができる。

【００２５】なお本発明において使用するポリシロキサ
ンは、前述の通り、その末端基及び側鎖は特に限定はな
く、製造時に使用した原料の種類によって定まるもので
ある。

【００２６】本発明において使用されるポリシロキサン
の配合量はゴム組成物中のジエン系ゴム１００重量部に
対し１０重量部以下、好ましくは０．１〜８重量部であ
る。ポリシロキサンの配合量が少な過ぎると所望の効果
が得られず、逆に多過ぎるとシリカと結合しないポリシ
ロキサンが加硫物からしみ出す場合があるので好ましく
ない。

【００２７】本発明においては、前記ゴム組成物は任意
的にシランカップリング剤を含むことができる。本発明
において使用することができるシランカップリング剤は
従来からシリカと併用される任意のシランカップリング
剤とすることができ、典型例としては前記表Ｉに示した
ものをあげることができる。このうち、ビス−〔３−
（トリエトキシシリル）−プロピル〕テトラスルフィド
が加工性の面から最も好ましい。さらに表IIに示した、
加硫時にゴムと反応する特殊なシランカップリング剤も
好適に使用することができる。

【００２８】

【表２】

【００２９】本発明において使用するゴム組成物にシラ
ンカップリング剤を配合する場合には、シリカの配合量
に対し、好ましくは４０重量％以下、更に好ましくは
０．５〜２０重量％である。なおシランカップリング剤
の配合量が多過ぎると混合や押出工程での焼け（スコー
チ）が生じやすくなるおそれがあるので好ましくない。

【００３０】本発明に係るゴム組成物には、前記した各
成分に加えて、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、可塑性剤などのタイヤ用、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、かかる配合物は一般的な方法で混
練、加硫して組成物とし、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も本発明の目
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。

【００３１】

【実施例】以下、実施例及び比較例に従って本発明を更
に詳しく説明するが、本発明の技術的範囲をこれらの実
施例に限定するものでないことは言うまでもない。

【００３２】実施例１〜７及び比較例１〜５ 本発明において使用したポリシロキサンは以下の方法で
合成した。ポリシロキサン１ ポリメチルハイドロジェンシロキサン（ＫＦ９９、信越
化学工業社製）１００ｇ、メタノール６０ｇを混ぜ、塩
化白金酸１％イソプロピルアルコール溶液４０μｌを添
加、８０℃で１０時間反応させ合成した。この化合物の
推定構造は以下の通りである。ポリシロキサン２ ポリメチルハイドロジェンシロキサン（ＫＦ９９、信越
化学工業社製）１００ｇ、エタノール７２ｇを混ぜ、塩
化白金酸１％イソプロピルアルコール溶液４０μｌを添
加、８０℃で１０時間反応させ合成した。この化合物の
推定構造は以下の通りである。

【００３３】

【化５】

【００３４】以下の実施例及び比較例の各例の配合に用
いたその他の配合成分（表III 参照）は以下の市販品を
用いた。

【００３５】

【表３】

【００３６】

【表４】

【００３７】天然ゴム：ＳＩＲ−２０ ＳＢＲ：ニポール１５０２（日本ゼオン） カーボンブラック ＣＢ−１：シーストＮ（東海カーボン、Ｎ₂ ＳＡ７４ｍ
² ／ｇ） ＣＢ−２：ダイアブラックＡ（東海カーボン、Ｎ₂ ＳＡ
１４２ｍ² ／ｇ） シリカ：ニプシルＡＱ（日本シリカ） シランカップリング剤：Ｓｉ６９（デクサ）（化学名：
ビス−〔３−（トリエトキシシリル）−プロピル〕テト
ラスルフィド） 活性剤：ジエチレングリコール シリコンオイル：ＫＦ９９（信越化学工業） 酸化亜鉛：亜鉛華３号（正同化学） ステアリン酸：ルナックＹＡ（花王石鹸） 老化防止剤：アンチゲン６Ｃ（住友化学工業）（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） イオウ：不溶性イオウ（２０％油処理） 加硫促進剤：ノクセラーＮＳ−Ｆ（大内新興化学）（Ｎ
−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾリルスルフェン
アミド）

【００３８】サンプルの調製 加硫促進剤と硫黄を除く成分を密閉型ミキサーで３分以
上混練し、１６５±５℃に達したときに放出したマスタ
ーバッチに加硫促進剤と硫黄をオープンロール混練し、
ゴム組成物を得た。得られたゴム組成物の未加硫物性を
測定した。次に、この組成物を１５×１５×０．２cmの
金型中で１６０℃で２０分間プレス加硫して目的とする
試験片（ゴムシート）を調製し、加硫物性を評価した。

【００３９】各例において得られた組成物の未加硫物性
及び加硫物性の試験方法は以下の通りである。ムーニー粘度 ＪＩＳ Ｋ ６３００に準じて、温度１００℃のときの
粘度を測定した。スコーチ時間 ＪＩＳ Ｋ ６３００に準じて、温度１２５℃にて粘度
が５ムーニー上昇する時間を測定した。加硫時間 ＪＩＳ Ｋ ６３００に準じて、温度１６０℃にて９５
％加硫度に達する時間を測定した。Ｅ′（貯蔵弾性率）及びｔａｎδ 粘弾性スペクトロメーター（東洋精機（株）製）を用い
て、温度６０℃、初期歪１０％、動的歪±２％、周波数
２０Hzの条件で測定した値である。

【００４０】以下の評価結果を配合と共に表III に示
す。なお、比較例１は従来の典型的なビードフィラー用
コンパウンドの配合である。

【００４１】実施例１〜７は本発明の範囲内の配合で、
いずれも良好な結果が得られている。特に、実施例６〜
７は、シリカ併用の系であるが、ポリシロキサンの配合
によって、未加硫配合物の粘度の低下及びスコーチ時間
の延長が認められ、加硫時間が短縮され、加工性及び生
産性が良好になると共に、加硫物性では、Ｅ′（貯蔵弾
性率）を実質上損なうことなく、更にｔａｎδが低下
し、耐久性の向上の効果が認められる。なお、比較例２
はシリコーンオイルを配合した系であるが、加硫ゴムシ
ートが発泡し、実用に供し得なかった。

【００４２】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明に従えば、天
然ゴム４０重量部以上を含むジエン系ゴム１００重量部
に特定のカーボンブラック５０重量部以上及び特定のポ
リシロキサン０．１〜１０重量部を配合することによっ
て、Ｅ′（貯蔵弾性率）やｔａｎδ等の加硫物性を損な
うことなく、未加硫配合物の粘度の低下及びスコーチ時
間の延長による加工性改良（押出や圧延工程でのゴムの
ヤケ抑制、ラインスピード向上等）又は加硫短縮による
生産性向上等の効果を得ることができる。従って、本発
明に係るゴム組成物は、乗用車やトラック、バス用タイ
ヤのビードフィラー用ゴム組成物等として好適である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ // Ｂ６０Ｃ 15/06 Ｂ６０Ｃ 15/06 Ｂ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 天然ゴム４０重量部以上を含むジエン系
   ゴム１００重量部に対し、窒素比表面積が１００ｍ² ／
   ｇ以下のカーボンブラック５０重量部以上及び下記アル
   コキシシリル基（Ｉ）またはアシルオキシシリル基（I
   I）： ≡Ｓｉ−ＯＲ¹ （Ｉ） ≡Ｓｉ−ＯＣＯＲ² （II） （式中、Ｒ¹ は炭素数１〜１８の置換または非置換の１
   価の炭化水素基もしくはエーテル結合含有有機基であ
   り、Ｒ² は水素または炭素数１〜２１の炭化水素基であ
   る）を含む平均重合度が３〜１００００のポリシロキサ
   ン１０重量部以下を配合してなるタイヤのビードフィラ
   ー用ゴム組成物。