JP2008184545A

JP2008184545A - ゴム組成物及びそれを用いた空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP2008184545A
Application number: JP2007019510A
Authority: JP
Inventors: Hisami Fujiki; 久美藤木
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2007-01-30
Filing date: 2007-01-30
Publication date: 2008-08-14

Abstract

【課題】摩擦係数が極めて低い濡れた路面においても、顕著な滑り止め効果を発揮し、ウェットスキッド性能を向上させ、かつ、低い転がり抵抗を有するゴム組成物及びそれを用いた空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】天然ゴム、合成イソプレンゴム及び合成ジエン系ゴムから選ばれる少なくとも１種のゴム成分１００質量部に対して、ケイ酸を含有する無機充填剤を１０〜１３０質量部、式：Ｒ^１ｘＲ^２ｙＲ^３ｚＳｉ−Ｒ^４−Ｓ−ＣＯ−Ｒ^５で表されるシランカップリング剤を無機充填剤に対して１〜２０質量％を含有し、式（ＩＩ）で表されるビスマレイミド化合物を０．５〜１０質量部含有してなる、ゴム組成物。

【選択図】なし

Description

本発明は、ウェットスキッド性能を向上させ、かつ、低い転がり抵抗を有するゴム組成物及びそれを用いた空気入りタイヤに関する。

種々の路面状態のうちで、雨の日のぬれた路面は、滑り易く、自動車の走行は危険である。また、最近では制動距離に対する規制の動きがあり、ウェットスキッド性は益々重要になってきている。
ところで、従来のウェットスキッド性を向上させる技術としては、例えば、ポリマーのガラス転移温度（Ｔｇ）を高温側へシフトさせて、損失係数（０℃・ｔａｎδ）を大きくする方法や、シリカを配合することにより、ウェット性を向上させる方法などが知られている。

しかしながら、ｔａｎδを大きくする前者の方法では、ドライスキッド性や低い転がり抵抗性等、他の諸性能との両立が困難であり、また、シリカを配合する後者の方法では、ウェット時のロックμ（タイヤが完全にロックされて、１００％滑っている時の摩擦係数）の改善とならない等の不都合がある。

一方、ｍ−フェニレンビスマレイミドとシリカを併用して、ウェットスキッド性能を向上させるゴム組成物及びこれをトレッドに用いた空気入りタイヤが知られている（本願出願人による特許文献１参照）。
しかしながら、ｍ−フェニレンビスマレイミドを配合した場合、６０℃におけるｔａｎδが十分低下せず、タイヤトレッドに用いた場合に転がり抵抗が若干大きくなるという課題があることが判った。また、上記ｍ−フェニレンビスマレイミドの代わりにＮ，Ｎ−（４，４−ジフェニルメタン）ビスマレイミドを用いる技術（例えば、特許文献２参照）も知られているが、タイヤに対する転がり抵抗低減の要求は増しており、更なる改善の必要があるのが現状である。
特開２０００−２４８１１５号公報（特許請求の範囲、実施例等）特開２００１−６４４４３号公報（特許請求の範囲、実施例等）

本発明者は、上記従来の課題及び現状等に鑑み、これを解消しようとするものであり、摩擦係数が極めて低い濡れた路面において、顕著な滑り止め効果を発揮し、ウェットスキッド性能を向上させ、かつ、低い転がり抵抗を有するゴム組成物及びそれを用いた空気入りタイヤが得られることを見い出し、本発明を完成するに至ったのである。

すなわち、本発明は、次の（１）〜（４）に存する。
（１）天然ゴム、合成イソプレンゴム及び合成ジエン系ゴムから選ばれる少なくとも１種のゴム成分１００質量部に対して、ケイ酸を含有する無機充填剤を１０〜１３０質量部、下記一般式（Ｉ）で表されるシランカップリング剤を無機充填剤に対して１〜２０質量％を含有し、更に下記一般式（II）で表されるビスマレイミド化合物を０．５〜１０質量部含有してなることを特徴とするゴム組成物。

（２）ケイ酸を含有する無機充填剤がシリカであることを特徴とする上記（１）に記載のゴム組成物。
（３）ビスマレイミド化合物が下記一般式（III）で表されるＮ，Ｎ−（４，４−ジフェニルメタン）ビスマレイミドであることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載のゴム組成物。

（４）上記（１）〜（３）の何れか一つに記載のゴム組成物をトレッド用ゴム組成物として用いたことを特徴とする空気入りタイヤ。

本発明によれば、摩擦係数が極めて低い濡れた路面においても、顕著な滑り止め効果を発揮し、ウェットスキッド性能を向上させ、かつ、低い転がり抵抗を有する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。

以下に、本発明の実施形態を詳しく説明する。
本発明のゴム組成物は、天然ゴム、合成イソプレンゴム及び合成ジエン系ゴムから選ばれる少なくとも１種のゴム成分１００質量部に対して、ケイ酸を含有する無機充填剤を１０〜１３０質量部、下記一般式（Ｉ）で表されるシランカップリング剤を無機充填剤に対して１〜２０質量％を含有し、更に下記一般式（II）で表されるビスマレイミド化合物を０．５〜１０質量部含有してなることを特徴とするものである。

本発明に用いるゴム成分としては、天然ゴム、合成イソプレンゴム及び合成ジエン系ゴムから選ばれる少なくとも１種（これらの各単独又は２種以上の混合物、以下同様）が用いられ、例えば、天然ゴム、合成イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム、ハロブチルゴム、架橋ポリエチレンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム等の少なくとも１種を使用することができる。

本発明に用いるケイ酸を含有する無機充填剤は、ウェットスキッド性能を向上させるために用いられるものであり、ケイ酸を含有するものであれば、特に限定されず、例えば、シリカ、アミノケイ酸、ゼオライト、クレー、シリカが固定化されたカーボンブラック等を用いることができる。また、これらのケイ酸が含まれれば、ゴム用無機充填剤として使用されるカーボンブラック等も併用される。

好ましくは、シリカの使用が望ましく、沈降法によるシリカが好ましく用いられる。シリカは、特にＢＥＴ比表面積が４０〜３５０ｍ²／ｇ、７０〜３００ｍ²／ｇであるものが望ましい。このようなシリカとしては、市販では東ソーシリカ社製の「ニップシールＡＱ」、デグザ社製の「Ultrasil ＶＮ３」などを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。

これらのケイ酸を含有する無機充填剤の含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、１０〜１３０質量部、好ましくは、２０〜１００質量部、更に好ましくは、３０〜８０質量部であることが望ましい。
このケイ酸を含有する無機充填剤の含有量が１０質量部未満であると、目的のウェットスキッド性能を向上させることができず、一方、１３０質量部を越えると、加工性が低下する。

本発明に用いるシランカップリング剤は、上記一般式（Ｉ）で表されるシランカップリング剤の少なくとも１種を用いることができる。
具体的に用いることができるシランカップリング剤としては、例えば、上記式（Ｉ）中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³がエトキシ基であり、Ｒ⁴がプロピレン基であり、Ｒ⁵がヘプチル基である３−オクタノイルチオ−１−プロピルトリエトキシシラン、上記式（Ｉ）中、Ｒ¹がエトキシ基であり、Ｒ²はなし、Ｒ³が２−メチル−１，３−プロパンジアルコキシ基であり、Ｒ⁴がプロピレン基であり、Ｒ⁵がヘプチル基である３−（２−メチル−１，３−プロパンジアルコキシエトキシシリル）−１−プロピルチオオクタノエートなどの少なくとも１種が挙げられる。
市販では、例えば、ジェネラルエレクトロリック社製の下記各式で示される「ＮＸＴシラン」、「ＮＸＴ−ＬｏｗＶシラン」などを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。

なお、上記一般式（Ｉ）の範疇に入らないシランカップリング剤の使用は、本発明の効果を発揮することができないこととなる。

これらのシランカップリング剤の含有量は、上記ケイ酸を含有する無機充填剤に対して、１〜２０質量％、好ましくは、３〜１５質量％、更に好ましくは、５〜１２質量％であることが望ましい。
このシランカップリング剤の含有量が１質量％未満であると、シランカップリング剤を含有せしめる効果が少なく、シリカの分散不良が生じ、一方、２０質量％を越えると、バンバリー中で滑りが発生する等の不具合が生じ混練り性の悪化を招く場合がある。

本発明に用いるビスマレイミド化合物は、ウェットスキッド性能、ｔａｎδを低下させることなく、動的貯蔵弾性率（Ｅ´）等を向上させるために用いるものであり、上記一般式（II）で表されるビスマレイミド化合物の少なくとも１種を用いることができる。
なお、上記一般式（II）中、ａ又はｂが４以上であると、分子量が大きくなり過ぎて、含有量の割には目的の効果が得られないこととなる。

具体的に用いることができるビスマレイミド化合物としては、例えば、Ｎ，Ｎ−１，２−フェニレンジマレイミド、Ｎ，Ｎ−１，３−フェニレンジマレイミド、Ｎ，Ｎ−１，４−フェニレンジマレイミド、Ｎ，Ｎ−（４，４−ジフェニルメタン）ビスマレイミド、２，２−ビス〔４−（４−マレイミドフェノキシ）フェニル〕プロパン、ビス（３−エチル−５−メチル−４−マレイミドフェニル）メタンなどの少なくとも１種が挙げられる。
好ましいビスマレイミド化合物としては、効果が顕著な点から、下記一般式（III）で表されるＮ，Ｎ´−（４，４−ジフェニルメタン）ビスマレイミドの使用が望ましい。

これらのビスマレイミド化合物の含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、０．５〜１０質量部、好ましくは、０．５〜５質量部であることが望ましい。
このビスマレイミド化合物の含有量が０．５質量部未満であると、ビスマレイミド化合物を含有せしめる効果少なく、ウェット性が改善されず、一方、１０質量部を越えると、ゴムが硬化し過ぎる傾向がある。

本発明のゴム組成物には、上記ゴム成分、ケイ酸を含有する無機充填剤、シランカップリング剤、ビスマレイミド化合物の他に、ゴム業界で通常使用される配合剤を本発明の効果を阻害しない範囲で用いることができ、例えば、充填剤、軟化剤、老化防止剤、加硫剤、加硫促進剤などを用途に応じて適宜配合することができる。

本発明のゴム組成物は、上記各成分を、例えば、バンバリーミキサー、ニーダー等により混練りすることにより製造することができる。また、本発明のゴム組成物を用いてタイヤを製造する場合は、例えば、押し出し機カレンダー等により混練して押し出すことによってタイヤトレッド用ゴムを作製し、これらを成型ドラム上で他の部材と張り合わせること等でグリーンタイヤを作製し、このグリーンタイヤをタイヤモールドに収め、内側から圧を加えながら加硫する方法などにより行うことができる。また、本発明のタイヤの内部には、空気の他に窒素や不活性ガスを充填することができる。

このように構成される本発明では、天然ゴム、合成イソプレンゴム及び合成ジエン系ゴムから選ばれる少なくとも１種のゴム成分１００質量部に対して、ケイ酸を含有する無機充填剤を１０〜１３０質量部、下記一般式（Ｉ）で表されるシランカップリング剤を無機充填剤に対して１〜２０質量％を含有し、更に下記一般式（II）で表されるビスマレイミド化合物を０．５〜１０質量部含有せしめることにより、摩擦係数が極めて低い濡れた路面においても、顕著な滑り止め効果を発揮し、ウェットスキッド性能を向上させ、かつ、低い転がり抵抗を有するゴム組成物及びそれを用いた空気入りタイヤが得られることとなる。

次に、本発明を実施例及び比較例に基づいて更に詳述するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。

〔実施例１〜２及び比較例１〜３〕
下記表１に示す配合処方のゴム組成物を常法に従って作製し、加硫後の試験片を用いて、下記に示す試験方法により、引張試験、動的粘弾性試験を行った。また、下記表１に示す配合処方のゴム組成物をタイヤ用トレッドゴムとして用いて、下記示す試験方法により、各タイヤの転がり抵抗、ウェットスキッド性（操縦性）の評価を行った。
これらの結果を下記表１に示す。

（引張試験）
１４５℃、で加硫後、ＪＩＳＫ６２５１：２００４に基づいて引張試験を行い（３号試験片使用）、３００％伸長時の引張応力（Ｍ３００）を測定した。各データは比較例１を１００として指数表示した。指数が大きいほど引張応力（Ｍ３００）が高いことを示す。なお、本発明では、目的のタイヤ性能を発現する上では、Ｅ´（動的貯蔵弾性率）を高く保ちつつＭ３００をやや低くする方が好適である。

（動的粘弾性試験）
東洋精機社製、スペクトメーター（動的粘弾性動的粘弾性試験機）を用い、周波数５２Ｈｚ、歪２％でＥ´（動的貯蔵弾性率）については室温、ｔａｎδ（損失係数）について６０℃で測定した。各データは比較例１を１００として指数表示した。Ｅ´は指数が大きいほど高弾性であることを示し、ｔａｎδは指数が小さいほど発熱性が低いことを示す。

（タイヤ性能試験：転がり抵抗、操縦性）
下記表１に示す配合処方のゴム組成物をタイヤ用トレッドゴムとして用いて、一層構造のトレッドでタイヤサイズ１８５／７０Ｒ１４の空気入りタイヤを試作し、各タイヤのウェットスキッド性（操縦性）を実車走行にて、下記方法で評価した。

１．転がり抵抗
各タイヤに１．７ｋｇ／ｃｍ²の内圧を充填した後、３９５ｋｇの荷重を作用しながら、大型試験ドラムを自足８０ｋｍで所定時間走行させ、次に、前記ドラムの駆動力を遮断して、各タイヤを慣性走行させ、このときのタイヤの減速度から転がり抵抗性を求め、比較例１の各評価値を１００として指数表示した。指数が大きいほど低い転がり抵抗性であることを示す。

２．操縦性
水を撒いてウェット路としたテストコースにて、各新品タイヤについて実車走行を行い、駆動性、制動性、ハンドル応答性、操縦時のコントロール性を、比較例１のタイヤをそれぞれコントロールタイヤとして、テストドライバーが下記評価基準で総合評価した。
評価基準：
＋１：コントロールタイヤに比べてプロテストドライバーが微妙に分かる程度に良いと感じる場合
＋２：コントロールタイヤに比べてプロテストドライバーが明確に分かる程度に良いと感じる場合
＋３：コントロールタイヤに比べて一般ドライバーのうち熟練ドライバーが分かる程度に良いと感じる場合
＋４：コントロールタイヤに比べて一般ドライバーが分かる程度に良いと感じる場合
−１：コントロールタイヤに比べてプロテストドライバーが微妙に分かる程度に悪いと感じる場合
−２：コントロールタイヤに比べてプロテストドライバーが明確に分かる程度に悪いと感じる場合
−３：コントロールタイヤに比べて一般ドライバーのうち熟練ドライバーが分かる程度に悪いと感じる場合
−４：コントロールタイヤに比べて一般ドライバーが分かる程度に悪いと感じる場合

上記表１の結果から明らかなように、本発明範囲となる実施例１〜２は、本発明の範囲外となる比較例１〜３に比べて、摩擦係数が極めて低い濡れた路面においても、顕著な滑り止め効果を発揮し、ウェットスキッド性能を向上させ、かつ、低い転がり抵抗を有するゴム組成物及びそれを用いた空気入りタイヤであることが判明した。

本発明では、乗用車、トラック、バス、二輪車用等のタイヤのトレッド等に好適に使用できるゴム組成物及びそれを用いた空気入りタイヤが得られる。

Claims

天然ゴム、合成イソプレンゴム及び合成ジエン系ゴムから選ばれる少なくとも１種のゴム成分１００質量部に対して、ケイ酸を含有する無機充填剤を１０〜１３０質量部、下記一般式（Ｉ）で表されるシランカップリング剤を無機充填剤に対して１〜２０質量％を含有し、更に下記一般式（II）で表されるビスマレイミド化合物を０．５〜１０質量部含有してなることを特徴とするゴム組成物。
ケイ酸を含有する無機充填剤がシリカであることを特徴とする請求項１に記載のゴム組成物。
ビスマレイミド化合物が下記一般式（III）で表されるＮ，Ｎ−（４，４−ジフェニルメタン）ビスマレイミドであることを特徴とする請求項１又は２に記載のゴム組成物。
請求項１〜３の何れか一つに記載のゴム組成物をトレッド用ゴム組成物として用いたことを特徴とする空気入りタイヤ。