JP2012126790A - タイヤ用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】破断伸びと硬度を共に向上させ、なおかつ加工性を悪化させないタイヤ用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】ジエン系ゴム１００質量部に対し、シリカを２０〜１００質量部；リグニンスルホン酸、リグニンスルホン酸塩および／またはその誘導体を１〜３０質量部；およびオキサゾリン基を有する化合物を０．５〜２０質量部配合してなることを特徴とするタイヤ用ゴム組成物と、該タイヤ用ゴム組成物を使用した空気入りタイヤ。
【選択図】図１

Description

本発明は、タイヤ用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤに関するものであり、詳しくは、破断伸びと硬度を共に向上させ、なおかつ加工性を悪化させないタイヤ用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤに関するものである。

一般に、空気入りタイヤには優れた操縦安定性が求められるため、トレッド部を構成するタイヤ用ゴム組成物は、ゴム硬度を高くすることが行われている。
しかし、ゴム硬度を高くすると破断伸びが低下してしまうという問題点がある。硬度を高く維持しながら、同時に破断伸びを向上させることは相反する性能を両立させることであり、困難とされてきた。実際に、フェノール樹脂と硬化剤を使用することでゴムを硬くし、補強性を高めることが通常行われているが、ゴムを硬くするほど破断伸びが低下してしまうという欠点がある。
これとは別に、ゴム硬度を高くするために、カーボンブラックなどの充填剤を増量する、オイル成分の配合量を減量する等の手段が知られている。しかし、このような手段によるゴム組成物の高硬度化は、加硫後のゴム硬度は高くなるものの、未加硫ゴムの粘度が増大するため加工性が悪化するという問題があった。

なお、下記特許文献１は、ジエン系ゴム成分に対し、特定量のシリカおよびリグニンスルホン酸塩またはその変性体を配合してなるゴム組成物を開示している。しかしながら特許文献１は、リグニンスルホン酸、リグニンスルホン酸塩および／またはその誘導体とオキサゾリン基を有する化合物とを併用し、加工性を悪化させることなく破断伸びと硬度を共に向上させるという技術的思想を、何ら開示または示唆していない。

特開２００８−３０８６１５号公報

本発明の目的は、破断伸びと硬度を共に向上させ、なおかつ加工性を悪化させないタイヤ用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤを提供することにある。

本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、ジエン系ゴムにシリカの特定量、リグニンスルホン酸、リグニンスルホン酸塩および／またはその誘導体の特定量、さらにオキサゾリン基を有する化合物の特定量を配合することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成することができた。
すなわち本発明は以下のとおりである。

１．ジエン系ゴム１００質量部に対し、シリカを２０〜１００質量部；リグニンスルホン酸、リグニンスルホン酸塩および／またはその誘導体を１〜３０質量部；およびオキサゾリン基を有する化合物を０．５〜２０質量部配合してなることを特徴とするタイヤ用ゴム組成物。
２．前記１に記載のタイヤ用ゴム組成物を使用した空気入りタイヤ。

本発明によれば、ジエン系ゴムにシリカの特定量、リグニンスルホン酸、リグニンスルホン酸塩および／またはその誘導体の特定量、さらにオキサゾリン基を有する化合物の特定量を配合したので、破断伸びと硬度を共に向上させ、なおかつ加工性を悪化させないタイヤ用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤを提供することができる。

空気入りタイヤの一例の部分断面図である。

以下、本発明をさらに詳細に説明する。

図１は、乗用車用の空気入りタイヤの一例の部分断面図である。
図１において、空気入りタイヤは左右一対のビード部１およびサイドウォール２と、両サイドウォール２に連なるトレッド３からなり、ビード部１、１間に繊維コードが埋設されたカーカス層４が装架され、カーカス層４の端部がビードコア５およびビードフィラー６の廻りにタイヤ内側から外側に折り返されて巻き上げられている。トレッド３においては、カーカス層４の外側に、ベルト層７がタイヤ１周に亘って配置されている。また、ビード部１においてはリムに接する部分にリムクッション８が配置されている。
以下に説明する本発明のタイヤ用ゴム組成物は、とくにトレッド３（とくにキャップトレッド）に有用である。

（ゴム成分）
本発明で使用されるゴム成分は、タイヤ用ゴム組成物に配合することができる任意のゴムを用いることができ、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム（ＮＢＲ）等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。また、その分子量やミクロ構造はとくに制限されず、アミン、アミド、シリル、アルコキシシリル、カルボキシル、ヒドロキシル基等で末端変性されていても、エポキシ化されていてもよい。
これらの中でも、本発明の効果の点からジエン系ゴムはＮＲ、ＳＢＲが好ましい。

（シリカ）
本発明で使用されるシリカは、本発明の効果の点から、ＢＥＴ比表面積（ＩＳＯ５７９４−１ Ａｎｎｅｘ Ｅに準拠して測定）が５０〜２５０ｍ^２／ｇであるのが好ましい。

（リグニンスルホン酸、リグニンスルホン酸塩および／またはその誘導体）
本発明で使用するリグニンスルホン酸、リグニンスルホン酸塩および／またはその誘導体（以下、リグニンスルホン酸化合物という）は公知の化合物である。リグニンスルホン酸塩としては、例えばリグニンスルホン酸ナトリウム、リグニンスルホン酸カルシウム等が挙げられる。リグニンスルホン酸誘導体としては、還元性糖類などで変性されたリグニンスルホン酸塩等が挙げられ、これらの化合物は、市販されているものを利用することができる。例えば、リグニンスルホン酸カルシウムとしては、日本製紙ケミカル（株）製サンエキスＰ２０１、バニオールNDP等が挙げられる。

（オキサゾリン基を有する化合物）
本発明で使用するオキサゾリン基を有する化合物としては、オキサゾリン基を有する化合物の単量体、これら化合物を単量体にした重合体、これら化合物と他の単量体とからなる共重合体、および任意の主鎖骨格を有する重合体をオキサゾリン基により変性した化合物を例示することができ、重合体または共重合体であることがさらに好ましい。主鎖骨格を有する重合体としては、例えばポリスチレン、ポリ（メタ）アクリレート、ポリオレフィン及び各種の低分子炭化水素鎖等を例示することができる。
オキサゾリン基を有する化合物としては、市販品を使用してもよい。また、通常の重合および変性方法により製造してもよい。市販品としては、例えば側鎖にオキサゾリン基を有するポリスチレン骨格からなる（株）日本触媒製エポクロス ＲＰＳ−１００５等を例示することができる。

本発明によれば、リグニンスルホン酸化合物中のフェノール性水酸基とオキサゾリン基を有する化合物とが加硫時に迅速に反応し、ゴム組成物中で補強繊維のような作用を発揮し、ゴムの硬度を高めながら、破断強度も向上させるものと推測される。また、未加硫ゴムの粘度の増大による加工性の悪化をもたらすこともない。

（充填剤）
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、上記シリカ以外に各種充填剤を配合することができる。充填剤としてはとくに制限されず、用途により適宜選択すればよいが、例えばカーボンブラック、無機充填剤等が挙げられる。無機充填剤としては、例えばクレー、タルク、炭酸カルシウム等を挙げることができる。中でもカーボンブラックが好ましい。

（タイヤ用ゴム組成物の配合割合）
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、ジエン系ゴム１００質量部に対し、シリカを２０〜１００質量部；リグニンスルホン酸化合物を１〜３０質量部；およびオキサゾリン基を有する化合物を０．５〜２０質量部配合してなることを特徴とする。
前記シリカが２０質量部未満であると、加硫ゴムの硬度が不十分となる。逆に１００質量部を超えると、粘度が極端に増大して加工性が悪化する。
前記リグニンスルホン酸化合物が１質量部未満であると、配合量が少な過ぎて本発明の効果を奏することができない。逆に３０質量部を超えると加工性が悪化する。
前記オキサゾリン基を有する化合物が０．５質量部未満であると、配合量が少な過ぎて本発明の効果を奏することができない。逆に２０質量部を超えると加工性が悪化する。

前記シリカのさらに好ましい配合量は、ジエン系ゴム１００質量部に対し、２５〜１００質量部である。
前記リグニンスルホン酸化合物のさらに好ましい配合量は、ジエン系ゴム１００質量部に対し、２〜３０質量部である。
前記オキサゾリン基を有する化合物のさらに好ましい配合量は、ジエン系ゴム１００質量部に対し、１〜１５質量部である。

本発明に係るタイヤ用ゴム組成物には、前記した成分に加えて、加硫又は架橋剤、加硫又は架橋促進剤、充填剤、老化防止剤、可塑剤などのタイヤ用ゴム組成物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。また本発明のタイヤ用ゴム組成物は従来の空気入りタイヤの製造方法に従って空気入りタイヤを製造するのに使用することができる。

以下、本発明を実施例および比較例によりさらに説明するが、本発明は下記例に制限されるものではない。

実施例１〜３および比較例１〜７
サンプルの調製
表１に示す配合（質量部）において、加硫促進剤と硫黄を除く成分を１．７リットルの密閉式バンバリーミキサーで５分間混練した後、約１５０℃でミキサー外に放出させて室温冷却した。続いて、該組成物に加硫促進剤および硫黄を加えてオープンロールにて混練し、タイヤ用ゴム組成物を得た。次に得られたタイヤ用ゴム組成物を所定の金型中で１６０℃、２０分間プレス加硫して加硫ゴム試験片を得、以下に示す試験法で未加硫ゴムまたは加硫ゴム試験片の物性を測定した。

ムーニービス（ＭＬ_１＋４：１００℃）：上記タイヤ用ゴム組成物を用い、ＪＩＳ ６３００−１に準拠して、Ｌ型ローターを用いて測定した。この値が低いほど粘度が低く、加工性が良好であることを示す。
硬度：上記加硫ゴム試験片を用い、ＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠して２０℃のショアＡ硬度を測定した。
破断伸び（室温：％）：上記加硫ゴム試験片を用い、ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠して、ＪＩＳ３号ダンベルに打抜き、５００ｍｍ／分の引張速度にて引張試験を行い、室温における破断伸び（％）を測定した。結果は比較例１の値を１００として指数表示し、この数字が高いほど破断伸びが高く良好な結果といえる。
結果を表１に併せて示す。

＊１：ＮＲ（ＳＩＲ２０）
＊２：ＳＢＲ（日本ゼオン（株）製Ｎｉｐｏｌ １５０２）
＊３：カーボンブラック（東海カーボン（株）製シースト７ＨＭ）
＊４：シリカ（エボニックデグッサジャパン（株）製ＵＬＴＲＡＳＩＬ ＶＮ３ＧＲ、ＣＴＡＢ吸着比表面積＝１６５ｍ^２／ｇ）
＊５：リグニンスルホン酸化合物（日本製紙ケミカル（株）製サンエキスＰ２０１、リグニンスルホン酸カルシウム）
＊６：オキサゾリン基を有する化合物（（株）日本触媒製エポクロス ＲＰＳ−１００５）
＊７：比較化合物−１（日清紡社製カルボジライトＶ−０５、カルボジイミド基を有する化合物）
＊８：比較化合物−２（（株）日本触媒製ケミタイトＰＺ−３３、アジリジン基を有する化合物）
＊９：アロマオイル（昭和シェル石油（株）製エクストラクト４号Ｓ）
＊１０：酸化亜鉛（正同化学工業（株）製酸化亜鉛３種）
＊１１：ステアリン酸（日油(株)製ビーズステアリン酸ＹＲ）
＊１２：老化防止剤（ＦＬＥＸＳＹＳ製ＳＡＮＴＯＦＬＥＸ ６ＰＰＤ）
＊１３：ワックス（大内新興化学工業（株）製サンノック）
＊１４：シランカップリング剤（エボニックデグッサジャパン（株）製Ｓｉ６９）
＊１５：硫黄（鶴見化学工業（株）製金華印油入微粉硫黄）
＊１６：加硫促進剤（大内新興化学工業（株）製ノクセラーＣＺ−Ｇ）

上記の表から明らかなように、実施例１〜３で調製されたタイヤ用ゴム組成物は、ジエン系ゴムにシリカの特定量、リグニンスルホン酸化合物の特定量、さらにオキサゾリン基を有する化合物の特定量を配合したので、従来の代表的な比較例１に比べて、破断伸びと硬度が共に向上し、かつ加工性も悪化しないことが認められた。
これに対し、比較例２は、リグニンスルホン酸化合物を配合しているものの、オキサゾリン基を有する化合物を配合していないので、硬度および破断伸びの向上が認められなかった。
比較例３は、オキサゾリン基を有する化合物を配合しているものの、リグニンスルホン酸化合物を配合していないので、硬度および破断伸びの向上が認められなかった。
比較例４は、リグニンスルホン酸化合物の配合量が本発明で規定する上限を超えているので、粘度が上昇し、加工性が悪化した。
比較例５は、オキサゾリン基を有する化合物の配合量が本発明で規定する上限を超えているので、粘度が上昇し、加工性が悪化した。
比較例６は、オキサゾリン基を有する化合物の替わりに、カルボジイミド基を有する化合物を使用した例であり、破断伸びおよび加工性が悪化した。
比較例７は、オキサゾリン基を有する化合物の替わりに、アジリジン基を有する化合物を使用した例であり、破断伸びおよび加工性が悪化した。

１ ビード部
２ サイドウォール
３ トレッド
４ カーカス層
５ ビードコア
６ ビードフィラー
７ ベルト層
８ リムクッション

Claims (2)

1. ジエン系ゴム１００質量部に対し、シリカを２０〜１００質量部；リグニンスルホン酸、リグニンスルホン酸塩および／またはその誘導体を１〜３０質量部；およびオキサゾリン基を有する化合物を０．５〜２０質量部配合してなることを特徴とするタイヤ用ゴム組成物。
2. 請求項１に記載のタイヤ用ゴム組成物を使用した空気入りタイヤ。

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