JP6147618B2

JP6147618B2 - ゴム組成物及び空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP6147618B2
Application number: JP2013186038A
Authority: JP
Inventors: 亮人三井
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2013-09-09
Filing date: 2013-09-09
Publication date: 2017-06-14
Anticipated expiration: 2033-09-09
Also published as: JP2015052072A

Description

本発明は、ゴム組成物及びそれを用いた空気入りタイヤに関するものである。

タイヤ用ゴム組成物に代表される各種ゴム組成物では、種々の物性を低下させることなく耐摩耗性能を改良することが望まれている。

そのような目的のため、例えば特許文献１には、無水マレイン酸で末端修飾したポリブテンを添加することで、ゴム組成物の加工性と共に耐摩耗性能を改良することが記載されている。

また、特許文献２には、マレイン酸構造を含む化合物と特定のシラン化合物を添加することで、シリカの分散性を向上させて、耐摩耗性能を下げることなく、加工性を改良することが記載されている。

これら特許文献１及び２のゴム組成物は、耐摩耗性能向上又は低下抑制に一定の効果が認められるものの、同等以上の効果が得られる新たな改良剤が求められている。

一方、マレイン酸系共重合体は、従来より分散剤やバインダー、樹脂の改質剤として用いられ、例えば特許文献３には、ポリカーボネート樹脂組成物の添加剤として、成形品の耐衝撃性や剛性を改良しうることが記載されている。また、ゴムの改質剤としては、例えば特許文献４に、アルキレン−無水マレイン酸樹脂及び／又はアルキレン−無水マレイン酸樹脂を添加することで、これらの樹脂の吸水性によりタイヤのウェット性能を改良し得ることが開示されている。しかしながら、これらの文献にはマレイン酸系共重合体を用いてゴムの耐摩耗性能を向上させることについては、記載されていない。

特開平１１−３５７３５号公報特開２００５−２３２３５４号公報特開平８−１８８７０８号公報特開平１１−３２３０２３号公報

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、特定のマレイン酸系共重合体を用いることによりゴムの耐摩耗性能を向上させたゴム組成物及びこれを用いてなる空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本発明のタイヤ用ゴム組成物は、上記の課題を解決するために、ジエン系ゴム成分１００質量部に対して、次の一般式（１）で表されるα−オレフィンと無水マレイン酸との共重合体０．５〜２０質量部、及び補強性充填剤１０〜１５０質量部を含有するものとする。

但し、式中、Ｒは炭素数２０〜７０の直鎖又は分岐のアルキル基を表し、ｎは１以上の整数を表す。

上記本発明のタイヤ用ゴム組成物は、アミノ基含有変性ジエン系ゴムを、上記ジエン系ゴム成分中１５質量％以上含有するものとすることができる。

本発明の空気入りタイヤは、上記本発明のタイヤ用ゴム組成物を用いてなるものとする。

本発明のゴム組成物によれば、式（１）で表されるα−オレフィンと無水マレイン酸との共重合体の使用により耐摩耗性能が向上したゴムが得られる。これは、式（１）で表される共重合体が、側鎖に炭素数２０以上の長鎖アルキル基を有することにより、補強性充填剤の分散性を向上させることによると考えられる。

また、ゴム成分としてアミノ基含有変性ジエン系ゴムを一定量以上使用した場合、耐摩耗性能をより向上させることが可能となる。

以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。

本発明で使用可能なジエン系ゴムとしては、各種天然ゴム（ＮＲ）、各種ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、各種スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、各種ポリブタジエンゴム（ＢＲ）等が挙げられ、これらはいずれか一種を用いてもよく、２種以上組み合わせて用いてもよい。好ましくは、スチレンブタジエンゴム、各種ポリブタジエンゴムを用いる。

また、これらのゴムとしては、アミノ基、アルコキシシラン基、ヒドロキシ基、エポキシ基、カルボキシル基、シアノ基、ハロゲン等を導入した変性ジエンゴムも必要に応じて用いることができ、例えば変性溶液重合スチレンブタジエンゴム（変性Ｓ−ＳＢＲ）が好適に用いられる。

特にアミノ基を有する変性ジエン系ゴムをジエン系ゴム成分中に一定量以上含有させることにより、ゴムの耐摩耗性能をより向上させることができる。このアミノ基含有変性ジエン系ゴムの含有量は１５質量％以上が好ましく、３０質量％以上がより好ましく、５０質量％以上が特に好ましい。これは、次に述べる式（１）で表される共重合体の無水マレイン酸相当部分がアミノ基との反応性を有するため、変性ジエン系ゴムのアミノ基と反応することによると考えられる。

本発明で用いるα−オレフィンと無水マレイン酸との共重合体（以下、単に共重合体と略称する場合もある）は、次の一般式（１）で表される構造を有する。

上記式（１）中、Ｒは直鎖又は分岐のアルキル基を表し、炭素数は目的とする耐摩耗性能向上効果が優れる点から、２０〜７０の範囲が好ましく、３０〜６０がより好ましい。また、繰り返し単位数ｎは、同じく耐摩耗性能向上の点から、１以上が好ましく、３以上がより好ましく、３〜３０が特に好ましい。この式（１）で表される共重合体は１種を単独で使用することもでき、Ｒ及び／又はｎが異なる２種以上の混合物も用いることができる。

このα−オレフィンと無水マレイン酸の共重合体は、公知の方法に従い合成でき、市販されているものを適宜利用することもできる。市販されているものとしては、例えば三菱化学（株）製の「ダイヤカルナ３０」（商品名）が挙げられる。

このα−オレフィンと無水マレイン酸の共重合体の含有量は、耐摩耗性能向上効果の点から、ジエン系ゴム成分１００質量部に対して、０．５〜２０質量部の範囲が好ましく、１〜１０の範囲がより好ましい。

次に、本発明で使用する補強性充填剤としては、ゴム分野で通常使用されているものが特に制限なく使用でき、例としてはカーボンブラック、シリカ、タルク、クレイ、水酸化アルミニウム、酸化チタン等が挙げられるが、通常はカーボンブラック及び／又はシリカが好適に用いられる。

上記補強性充填剤の含有量は、ゴム組成物の用途等によって適宜調整されるものであるが、通常はジエン系ゴム成分１００質量部に対して５〜１５０質量部の範囲が好ましく、３０〜１２０質量部がより好ましく、５０〜１００質量部が特に好ましい。カーボンブラックを使用する場合は、通常はゴム成分１００質量部あたり５〜１２０質量部の範囲が好ましく、シリカを使用する場合も、通常はゴム成分１００質量部あたり５〜１２０質量部の範囲が好ましい。

上記補強性充填剤としてシリカを使用する場合は、シランカップリング剤を併用するのが好ましい。シランカップリング剤の種類は特に限定されず、タイヤ用ゴム組成物において一般に使用されるものを使用することができ、例としてはスルフィドシラン、メルカプトシラン等が挙げられる。シランカップリング剤の含有量はシリカに対して５〜１５質量％が好ましい。

本発明に係るゴム組成物には、上記した成分以外では、亜鉛華、ステアリン酸、老化防止剤、ワックス、加硫剤、加硫促進剤など、タイヤ用ゴム組成物において一般に使用される各種添加剤を適宜配合することができる。上記加硫剤としては、硫黄、硫黄含有化合物等が挙げられ、特に限定するものではないが、その配合量は上記ゴム成分１００質量部に対して０．１〜１０質量部であることが好ましく、より好ましくは０．５〜５質量部である。ゴム組成物は、通常のバンバリーミキサーやニーダーなどのゴム用混練機を用いて、常法に従い混練することで調製される。

以上よりなる本発明のゴム組成物は、例えばタイヤのトレッドゴムやサイドウォールゴムとして用いることができ、特にトレッドゴムに好適に用いられる。このゴム組成物を、常法に従い、例えば１４０〜１８０℃で加硫成形することにより、タイヤを形成することができる。

以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、以下で示す配合割合は、特にことわらない限り質量基準（「質量部」、「質量％」等）とする。

［実施例・比較例］
下記表１に示す配合（特に示した以外は質量部）に従い、まず硫黄、加硫促進剤を除く成分を混合し、次いで硫黄と加硫促進剤を添加混合して、タイヤ用ゴム組成物を調製した。表１中の各配合物の詳細は以下の通りである。

・変性Ｓ−ＳＢＲ（アミノ基含有）：ＪＳＲ（株）製「ＨＰＲ３５０」（Ｔｇ＝−３５℃，Ｓｔ＝２１）
・未変性Ｓ−ＳＢＲ：ランクセス（株）製「ＶＳＬ５０２５−０ＨＭ」（Ｔｇ＝−１４℃，Ｓｔ＝２５）
・ＢＲ：宇部興産（株）製「ＢＲ１５０Ｂ」
・シリカ：東ソー・シリカ（株）製「ニップシールＡＱ」（ＢＥＴ：２００ｍ^２／ｇ）
・シランカップリング剤：エボニック・デグサ製社「Ｓｉ６９」
・カーボンブラック：三菱化学（株）製「ダイアブラックＮ３３９」
・プロセスオイル：ジャパンエナジー（株）製「ＪＯＭＯプロセスＮＣ１４０」
・亜鉛華：三井金属鉱業（株）製「亜鉛華１号」
・老化防止剤：大内新興化学工業（株）製「ノクラック６Ｃ」
・ステアリン酸：花王（株）製「ルナックＳ２０」
・ワックス：日本精蝋（株）製「ＯＺＯＡＣＥ０３５５」
・硫黄：鶴見化学工業（株）製「５％油処理微粉末硫黄」
・加硫促進剤：住友化学（株）製「ソクシノールＣＺ」
・α−オレフィン−無水マレイン酸共重合体：（株）三菱化学製「ダイヤカルナ３０」
・スチレン−無水マレイン酸共重合体：サートマー・ジャパン（株）製「ＳＭＡ３０００」
・イソブチレン−無水マレイン酸共重合体：クラレ（株）製「イソバン−６００」

得られた各ゴム組成物を１５０℃にて３０分間加熱することにより加硫して得られたゴムサンプルの耐摩耗性能を以下の方法で測定した。結果を表１に示す。

耐摩耗性能：ＪＩＳＫ６２６４に準拠して、ランボーン摩耗試験機（岩本製作所（株）製）を用いて、荷重４０Ｎ、スリップ率３０％、落砂量２０ｇ／分の条件で摩耗量を測定し、その逆数について比較例１の値を１００とした指数（「比較例１の摩耗量」×１００／「各試験片の摩耗量」）で示した。指数が大きいほど、耐摩耗性能に優れることを意味する。

表１に示された結果から、α−オレフィンと無水マレイン酸の共重合体をゴム組成物に所定量添加した実施例ではいずれも耐摩耗性能が向上したことが分かる。特に、アミノ基を有する変性Ｓ−ＳＢＲを使用した実施例１，２では、耐摩耗性能が顕著に向上し、上記共重合体と変性ジエン系ゴムとの併用による相乗効果が得られたことが示されている。

実施例で添加したα−オレフィンと無水マレイン酸との共重合体はワックスとしても利用されているが、比較例２のようにワックスを２部増量しても耐摩耗性能の向上は見られず、通常のパラフィンワックスの添加では耐摩耗性能は向上しないことが分かる。

また、比較例３，４の結果からは、本発明で使用する共重合に類似する無水マレイン酸系共重合体でも、側鎖に十分な長さのアルキル基を有さない場合は耐摩耗性能は向上しないことが分かる。

さらに比較例５，６の結果から、本願発明で規定した共重合体の含有量の範囲を外れると所望の耐摩耗性能向上効果が得られないことが分かる。なお、共重合体の含有量が過剰の場合は、共重合体添加による軟化が顕著となるために耐摩耗性能が低下すると考えられる。

本発明のゴム組成物は、乗用車、ライトトラック、トラック、バス等の各種タイヤに用いることができる。

Claims

ジエン系ゴム成分１００質量部に対して、次の一般式（１）で表されるα−オレフィンと無水マレイン酸との共重合体０．５〜２０質量部、及び補強性充填剤５〜１５０質量部を含有することを特徴とするタイヤ用ゴム組成物。

但し、式中、Ｒは炭素数２０〜７０の直鎖又は分岐のアルキル基を表し、ｎは１以上の整数を表す。
アミノ基含有変性ジエン系ゴムを、前記ジエン系ゴム成分中１５質量％以上含有することを特徴とする、請求項１に記載のタイヤ用ゴム組成物。
請求項１又は２に記載のタイヤ用ゴム組成物を用いた空気入りタイヤ。