JP3685569B2

JP3685569B2 - タイヤトレッド用ゴム組成物

Info

Publication number: JP3685569B2
Application number: JP30818996A
Authority: JP
Inventors: 洋一水野
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 1996-11-19
Filing date: 1996-11-19
Publication date: 2005-08-17
Anticipated expiration: 2016-11-19
Also published as: JPH10147668A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤトレッド用ゴム組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来からタイヤトレッド用ゴム組成物に用いる充填剤としてはカーボンブラックが用いられてきたが、近年の車の低燃費化という社会的要求により、カーボンブラックの一部または全部に代えてシリカを用い、えられるタイヤトレッドの転がり抵抗を低減させることが行なわれている。
【０００３】
しかし、カーボンブラックの配合量を減らすと、タイヤトレッドの電気伝導性が低下してしまい、該タイヤを装着した車に静電気が蓄積してしまうという問題があった。
【０００４】
そこで、たとえば米国特許第５５１８０５５号明細書および特開平８−１２０１２０号公報には、シリカ−リッチのゴム組成物からなるタイヤトレッドの表面に電気伝導性をもつ薄い膜を設ける技術が開示されている。
【０００５】
ところが、これらの技術は、いずれも複雑な製造工程を必要とするという問題があり、さらに、タイヤの使用中に前記膜が摩耗してしまい、車に静電気が蓄積するのを防ぐことができなくなってしまうという問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上の事実に鑑み、本発明の目的は、カーボンブラックの一部または全部に代えてシリカを配合してなるタイヤトレッド用ゴム組成物に関し、該ゴム組成物からタイヤトレッドを作製したばあいに、表面に従来技術のような電気伝導性を有する膜を設けなくとも、静電気が車に蓄積するのを防ぐことのできるタイヤを提供するタイヤトレッド用ゴム組成物をうることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ジエン系ゴムからなるゴム成分１００重量部に対し、オキシエチレンユニットを有する化合物を１．０〜３０重量部、シリカを５〜８０重量部およびカーボンブラックを０〜４０重量部配合してなるタイヤトレッド用ゴム組成物であって、該オキシエチレンユニットを有する化合物が、以下の式で示される構造単位をもつタイヤトレッド用ゴム組成物。
【化２】

（式中、ｎは１以上の整数、ｐおよびｑは、主鎖を構成する炭素数１００個当たりにオキシエチレンユニットを４〜１２個有するという条件を満たす整数、Ｒはアルキレン基である）に関する。
【０００９】
また、本発明は前記タイヤトレッド用ゴム組成物からなるトレッドを有するタイヤにも関する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明におけるゴム成分を構成するジエン系ゴムとしては、従来からタイヤの分野で用いられているものであればよく、たとえば天然ゴム（ＮＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ハロゲン化ブチルゴム（ｘ−ＩＩＲ）、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）などがあげられるが、これらを単独または任意に組み合わせて用いてよい。
【００１１】
また、本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は式１：−Ｏ−（ＣＨ₂−ＣＨ₂−Ｏ）_n−Ｈ（式中、ｎは１以上の整数）で表わされるオキシエチレンユニットを有する化合物を配合してなる。
【００１２】
本発明のゴム組成物においては、オキシエチレンユニットを有する化合物のもつエーテル結合部分が親水性であるため、えられるタイヤトレッドの表面が親水性となる。そして、該親水性の表面に道路上の水や大気中の湿気が吸収され、静電気を地面または大気に放出することができ、その結果として静電気が車に蓄積するのを防ぐことができる。
【００１３】
なお、従来、たとえば特開昭５６−８１３４６号、特開昭６０−７２９４０号公報、特開昭６０−１２４６３７号および特開平４−１２２７４５号各公報においては、エーテル結合部分を有する化合物がトレッド用ゴム組成物に用いられているが、これらゴム組成物がシリカを含むことは要件とされておらず、さらに、えられるタイヤトレッドの制動性能、耐カット性および氷結路面での摩耗抵抗などの向上が課題ならびに効果としてあげられているだけで、静電気が車に蓄積するのを防ぐことのできるタイヤトレッドを提供することに関する開示は一切ない。
【００１４】
本発明におけるオキシエチレンユニットを有する化合物は、その側鎖にオキシエチレンユニットを有する。
【００１５】
式１：−Ｏ（ＣＨ₂ＣＨ₂−Ｏ）_n−Ｈ（式中、ｎは１以上の整数）に示すオキシエチレンユニット中のオキシエチレン単位の数ｎについては、少ないと電気抵抗の低減効果が少なく、多すぎるとゴム成分との相溶性および補強性が低下するという点から、２≦ｎ≦１６であるのが好ましく、さらに電気抵抗の低減、ゴム成分との相溶性および補強性のバランスという点から３≦ｎ≦１４であるのがとくに好ましい。
【００１６】
本発明において用いることのできるオキシエチレンユニットを有する化合物のうち、主鎖にオキシエチレンユニットを有する化合物としては、たとえばポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、モノエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシプロピレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシスチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアマイドなどがあげられける。
【００１７】
また、主鎖または末端にオキシエチレンユニットを有する化合物については、市販のものとして、たとえば理研ビタミン（株）製のリケマールＡ−２３（主鎖はフェニルエチレン、オキシエチレンユニットが主鎖を構成する炭素数９個当たり１個、ｎ＝８）、リケマールＢ−２０５（主鎖はエチレン、オキシエチレンユニットが主鎖を構成する炭素数１２個当たり１個、ｎ＝５）などを好ましく用いることができる。
【００１８】
また、一般に永久帯電防止剤として用いられる化合物のように、オキシエチレンユニットをポリエチレンなどにグラフト重合反応させると、本発明の課題とする静電気の蓄積防止効果の持続性および電気抵抗の低減など、えられるタイヤの表面特性にすぐれるという点から、本発明におけるオキシエチレンユニットを有する化合物は少なくとも側鎖にオキシエチレンユニットを有するのが好ましい。
【００１９】
少なくとも側鎖にオキシエチレンユニットを有する化合物は、主鎖を構成する炭素数１００個当たりにオキシエチレンユニットを、少ないと電気抵抗が大きくなり、多すぎるとゴム成分との相溶性および補強性が低下するという点から、４〜１２個有するのが好ましい。また、このばあい、主鎖としては主としてポリエチレン、ポリプロピレンまたはポリスチレンなどを用いるのが好ましい。
【００２０】
また、本発明において用いることのできる少なくとも側鎖にオキシエチレンユニットを有する化合物としては、式２：
【００２１】
【化１】

【００２２】
（式中、ｎは１以上の整数、ｐおよびｑは、主鎖を構成する炭素数１００個当たりにオキシエチレンユニットを４〜１２個、好ましくは４〜１０個有するという条件を満たす整数、Ｒはアルキレン基などである）で示される構造単位をもつものがあげらる。
【００２３】
なお、少なくとも側鎖にオキシエチレンユニットを有する化合物は、もちろん主鎖および／または末端にもオキシエチレンユニットを有してよい。
【００２４】
前記少なくとも側鎖にオキシエチレンユニットを有する化合物について、市販のものとしては、たとえば住友化学工業（株）製のスミエード３００Ｇ（主鎖はエチレン、オキシエチレンユニットが主鎖を構成する炭素数１００個当たり６個、ｎ＝１０）などを本発明において好ましく用いることができる。
【００２５】
オキシエチレンユニットを有する化合物の配合割合としては、前記ゴム成分１００重量部に対して、電気抵抗低減と補強性のバランスという点から１．０〜３０重量部であればよいが、１〜２０重量部であるのが好ましく、さらに１〜１０重量部であるのがとくに好ましい。
【００２６】
本発明において用いるシリカは、従来からタイヤの分野で用いられているものであればよい。
【００２７】
本発明におけるシリカの配合割合としては、前記ゴム成分１００重量部に対して、補強性、転がり抵抗、工程でシュリンクのバランスという点から５〜８０重量部であればよいが５〜６０重量部であるのが好ましく、さらに１０〜６０重量部であるのがとくに好ましい。
【００２８】
本発明において用いるカーボンブラックは、従来からタイヤの分野で用いられているものであればよい。
【００２９】
本発明におけるカーボンブラックの配合割合としては、前記ゴム成分１００重量部に対して、カーボンブラックの一部または全部に代えてシリカを配合することから、０〜４０重量部であればよい。なお、カーボンブラックは、シリカで足りない補強性を補うために入れるが、シリカの利点を生かすために望ましくは少ない方がよい。
【００３０】
また、本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物には、通常、タイヤの分野で用いられている配合剤、たとえばイオウなどの加硫剤、加硫促進剤、カップリング剤、プロセスオイル、ワックス、老化防止剤、ステアリン酸および亜鉛華などを、必要に応じて、適宜、本発明の効果を損なわない程度に含んでよい。
【００３１】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、従来の方法で各成分を配合および混練することによりえられる。
【００３２】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物を用いて、通常の方法で該ゴム組成物からなるトレッドを有するタイヤを作製することができる。
【００３３】
以下に、実施例を用いて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限られるものではない。
【００３４】
【実施例】
製造例１〜１０および比較製造例６〜９
表１に示す配合割合に、さらにワックス２重量部、老化防止剤１重量部、ステアリン酸４重量部、亜鉛華３重量部を配合し、神戸製鋼（株）製１．７リットル小型バンバリーを用いて１４０℃で４分間の混練りをし、えられた混練物にイオウ１．０重量部および加硫促進剤１．５重量部を加えて二軸ロールにて８０℃で４分間練り込んだ混合物を１７０℃で１０分間加硫することにより本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物１〜１０および比較製造例６〜９をえた。
【００３５】
なお、ゴム成分としては天然ゴムおよび住友化学工業（株）製のＳＢＲ１５００（スチレンブタジエンゴム）、オキシエチレンユニットを有する化合物としては住友化学工業（株）製のスミエード３００Ｇ（製造例１〜１０）、理研ビタミン（株）製のリケマールＡ−２３（比較製造例６）もしくはリケマールＢ−２０５（比較製造例７）、三井石油化学（株）製のモノエチレングリコール（比較製造例８）もしくはトリエチレングリコール（比較製造例９）、シリカとしては日本シリカ工業（株）製のニプシールＶＮ３、およびカーボンブラックとしては東海カーボン（株）製のＮ３３０を用いた。
【００３６】
また、カップリング剤としてはシランカップリング剤であるデグッサ社製のＳｉ６９（ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフェン）、プロセスオイルとしては出光興産（株）製のダイアナプロセスＰＳ３２、ワックスとしては大内新興化学工業（株）製のサンノックワックス、老化防止剤としては精工化学（株）製のオゾノン６Ｃ（Ｎ−（１，３−ジメチルブチル）−Ｎ′−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン）、ステアリン酸としては日本油脂（株）製の桐、亜鉛華としては東邦亜鉛（株）製の銀嶺Ｒ、イオウとしては鶴見化学（株）製のイオウ、および加硫促進剤としては大内新興化学工業（株）製のノクセラーＮＳ（Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド）を用いた。
【００３７】
［評価方法］
体積固有抵抗値
えられたゴム組成物１〜１０から、長さおよび幅が１５ｃｍで厚さが２ｍｍの試験片を作製し、ＡＤＶＡＮＴＥＳＴ社製の電気抵抗測定器Ｒ８３４０Ａを用い、印加電圧５００Ｖ、温度２５℃、湿度５０％の条件で、それぞれの試験片の体積固有抵抗値を測定した。値が大きいほど、えられたゴム組成物は電気抵抗値が大きく、性能が低いことを示す。結果を表１に示す。
【００３８】
粘弾性
前記体積固有抵抗値の測定のばあいと同様にして作製した試験片について、岩本製作所（株）製の粘弾性スペクトロメータを用い、周波数１０Ｈｚ、動歪２．０％の条件下で、７０℃における損失係数（ｔａｎδ）を測定した。えられた値を、後述する比較例１のものを基準である１００として指数で示した。該指数が小さいほどｔａｎδが低く性能が良好である。結果を表１に示す。
【００３９】
耐摩耗性
前記体積固有抵抗値の測定のばあいと同様にして作製した試験片について、岩本製作所（株）製のランボーン摩耗試験器を用いて、荷重２．５ｋｇ、スリップ率２０％および４０％の条件下で摩耗量を評価した。２つのスリップ率での値の平均値をとり、えられた平均値を、後述する比較例１のものを基準である１００として指数で示した。指数が大きいほど耐摩耗性に優れている。結果を表１に示す。
【００４０】
タイヤの電気抵抗
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物１〜１４を用いて、未加硫のロートレッドを作製し、ローカバーに貼付成形し、１７０℃、２０ｋｇｆで１０分間加硫するという条件および方法で１７５／７０Ｒ１３のサイズのタイヤを作製し、えられたタイヤにスチールからなるリムを組んだ。ついで、空気圧を２．０Ｋｓｃとして荷重４５０ｋｇをかけ、リムの中央部と、タイヤが接地しているスチールからなる導体板とのあいだの抵抗値を、印加電圧５００Ｖ、温度２５℃、湿度５０％の条件で測定した。結果を表１に示す。
【００４１】
比較製造例１〜５
表１に示す配合割合に変えた以外は、製造例１と同様にして比較ゴム組成物１〜５をえた。
【００４２】
ついで、比較ゴム組成物１〜５についての評価を製造例１と同様にして行なった。結果を表１に示す。
【００４３】
【表１】

【００４４】
表１において、製造例１〜５と比較製造例１〜３とを比較すると、シリカを配合してなる本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物１〜５、オキシエチレンユニットを有する化合物を含むことにより、体積固有抵抗値が低下し、また、好ましいことにｔａｎδが低下することがわかる。
【００４５】
しかし、オキシエチレンユニットを有する化合物の配合量が１重量部未満であると体積固有抵抗値の低下は少なく、３０重量部を超えると体積固有抵抗値のさらなる低下がみられない。また、３０重量部を超えると耐摩耗性が著しく低下してしまうため好ましくない。
【００４６】
製造例３、６〜１０より、シリカの配合量が増加しても電気抵抗低減という効果が確認できる。なお、シリカの配合量が８０重量部を超えるとゴム組成物がシュリンクを起こしやすくなり、加工上好ましくなく、またゴム組成物のコストが高くなり好ましくない。
【００４７】
製造例２および３と比較製造例１との比較より、オキシエチレンユニットを有する化合物を配合することにより、えられるタイヤの電気抵抗値が低下することも確認できる。また、比較製造例６〜９と比較例１との比較よりオキシエチレンユニットを有する化合物のタイプを変えても電気抵抗の低減が確認できる。
【００４８】
【発明の効果】
本発明によれば、静電気が車に蓄積するのを防ぐことのできるタイヤを提供するタイヤトレッド用ゴム組成物をうることができる。

Claims

ジエン系ゴムからなるゴム成分１００重量部に対し、オキシエチレンユニットを有する化合物を１．０〜３０重量部、シリカを５〜８０重量部およびカーボンブラックを０〜４０重量部配合してなるタイヤトレッド用ゴム組成物であって、該オキシエチレンユニットを有する化合物が、以下の式で示される構造単位をもつタイヤトレッド用ゴム組成物。

（式中、ｎは１以上の整数、ｐおよびｑは、主鎖を構成する炭素数１００個当たりにオキシエチレンユニットを４〜１２個有するという条件を満たす整数、Ｒはアルキレン基である）
請求項１記載のタイヤトレッド用ゴム組成物からなるトレッドを有するタイヤ。