JP6567357B2

JP6567357B2 - ゴム組成物及び空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP6567357B2
Application number: JP2015155214A
Authority: JP
Inventors: 明恵栗原
Original assignee: Toyo Tire Corp
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2015-08-05
Filing date: 2015-08-05
Publication date: 2019-08-28
Anticipated expiration: 2035-08-05
Also published as: JP2017031372A

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。

従来、例えば、空気入りタイヤのトレッドゴムにおいて、乾燥路面でのグリップ性能を改良するために、粘着性樹脂を配合することが知られている。しかしながら、粘着性樹脂を配合すると、ゴム硬度の低下を伴う。そのため、特許文献１では、硬度を維持しつつグリップ性能を改善するために、軟化点８０〜１２０℃の粘着性樹脂とともに、レゾルシン縮合物を配合することが開示されている。

また、一般的に硬度を向上させるための手法として、オイルの減量などが挙げられるが、引き裂き性能が低下するという問題がある。そのため、樹脂を配合することによる優れたグリップ性能の向上効果を発揮しつつ、硬度の低下と引き裂き性能の低下を抑えることが求められる。

なお、特許文献２には、タイヤ用ゴム組成物において、分子中にショ糖の残基を含むポリエーテル又はその誘導体を配合すること、及び、それにより加工性、耐摩耗性、転がり抵抗及びウェット性能が改善されることが開示されている。また、特許文献３には、タイヤ用ゴム組成物において、シクロデキストリン又はショ糖をシランカップリング剤とともに配合すること、及び、それにより転がり抵抗とウェット性能が改善されることが開示されている。しかしながら、これらの文献にはショ糖脂肪酸エステルは開示されておらず、樹脂とともにショ糖脂肪酸エステルを配合することによる有利な効果も示唆されていない。

特開２０１０−２４２０１９号公報特開２００５−３４３９６３号公報特開２００４−２０４１７６号公報

本発明は、上記の点に鑑み、樹脂を配合することによる優れたグリップ性能の向上効果を発揮しつつ、硬度の低下と引き裂き性能の低下を抑えることができるゴム組成物を提供することを目的とする。

本発明に係るゴム組成物は、ジエン系ゴム１００質量部に対し、シリカ３０〜１２０質量部と、軟化点８０〜１２０℃の樹脂０．５〜５０質量部と、ショ糖脂肪酸エステル３〜２５質量部と、を含有するものである。

本発明の好ましい態様に係る空気入りタイヤは、該ゴム組成物からなるトレッドゴムを備えたものである。

本発明によれば、上記の軟化点を持つ樹脂を配合したことによりグリップ性能の向上効果が得られるとともに、該樹脂に加えてシリカとショ糖脂肪酸エステルを配合したことにより、樹脂添加による硬度の低下を抑えつつ、引き裂き性能を向上することができる。

以下、本発明の実施に関連する事項について詳細に説明する。

本実施形態に係るゴム組成物は、（Ａ）ジエン系ゴムと、（Ｂ）シリカと、（Ｃ）樹脂と、（Ｄ）ショ糖脂肪酸エステルを含有するものである。

（Ａ）ジエン系ゴム
ゴム成分としてのジエン系ゴムについては、特に限定されない。使用可能なジエン系ゴムとしては、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ゴム（ＳＢＲ）、スチレン−イソプレンゴム、ブタジエン−イソプレンゴム、スチレン−ブタジエン−イソプレンゴム、及び、ニトリルゴム（ＮＢＲ）などが挙げられ、これらはそれぞれ単独で、または２種以上混合して用いることができる。より好ましくは、天然ゴム、ブタジエンゴム、及びスチレンブタジエンゴムよりなる群から選択される少なくとも一種である。

一実施形態として、ジエン系ゴムは、スチレンブタジエンゴムを含むことが好ましく、すなわち、ジエン系ゴムは、スチレンブタジエンゴム単独、又はスチレンブタジエンゴムと他のジエン系ゴムとのブレンドでもよい。ブレンドの場合、ジエン系ゴム１００質量部中にスチレンブタジエンゴムを５０質量部以上含むことが好ましい。前記他のジエン系ゴムとしては、ブタジエンゴム及び／又は天然ゴムが好ましい。

（Ｂ）シリカ
シリカとしては、特に限定されないが、湿式シリカ（含水ケイ酸）が好ましい。シリカの配合量は、ジエン系ゴム１００質量部に対して、１０〜１５０質量部であり、好ましくは２０〜１２０質量部であり、更に好ましくは３０〜１００質量部であり、３０〜８０質量部でもよい。

（Ｃ）樹脂
樹脂としては、軟化点が８０〜１２０℃のものが用いられる。このような軟化点を持つ樹脂は粘着性を有するため、かかる粘着性樹脂を配合することにより、乾燥路面でのグリップ性能を改良することができる。軟化点が８０℃未満であると、性状がオイルに近くなり、グリップ性能を発揮しにくい。また、軟化点が１２０℃以下であることにより、高温域で軟化させてグリップ性能を発揮しやすくなる。軟化点は、より好ましくは８５〜１１０℃である。ここで、軟化点は、ＪＩＳＫ６２２０に準拠した環球落下法にて測定される値である。

このような樹脂としては、例えば、石油樹脂、クマロン系樹脂、テルペン系樹脂、フェノール系樹脂、ロジン系樹脂などが挙げられ、これらはそれぞれ単独で用いても２種以上併用してもよい。

石油樹脂としては、脂肪族系石油樹脂、芳香族系石油樹脂、脂肪族／芳香族共重合系石油樹脂が挙げられる。脂肪族系石油樹脂は、炭素数４〜５個相当の石油留分（Ｃ５留分）であるイソプレンやシクロペンタジエンなどの不飽和モノマーをカチオン重合することにより得られる樹脂であり（Ｃ５系石油樹脂とも称される。）、水添したものであってもよい。芳香族系石油樹脂は、炭素数８〜１０個相当の石油留分（Ｃ９留分）であるビニルトルエン、アルキルスチレン、インデンなどのモノマーをカチオン重合することにより得られる樹脂であり（Ｃ９系石油樹脂とも称される。）、水添したものであってもよい。脂肪族／芳香族共重合系石油樹脂は、上記Ｃ５留分とＣ９留分を共重合することにより得られる樹脂であり（Ｃ５／Ｃ９系石油樹脂とも称される。）、水添したものであってもよい。

クマロン系樹脂は、クマロンを主成分する樹脂であり、クマロン樹脂、クマロン−インデン樹脂、クマロンとインデンとスチレンを主成分とする共重合樹脂などが挙げられる。テルペン系樹脂としては、ポリテルペン、テルペン−フェノール樹脂などが挙げられる。フェノール系樹脂としては、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、アルキルフェノールアセチレン樹脂、アルキルフェノールアセチレン樹脂、オイル変性フェノールホルムアルデヒド樹脂などが挙げられる。ロジン系樹脂としては、例えば天然樹脂ロジン、それを水素添加、不均化、ニ量化、エステル化などで変性したロジン変性樹脂などを挙げることができる。

これらの中でも、脂肪族系石油樹脂、芳香族系石油樹脂、及び脂肪族／芳香族共重合系石油樹脂からなる群から選択される少なくとも１種の石油樹脂、及び／又は、クマロン系樹脂を用いることが好ましい。

上記樹脂の配合量は、ジエン系ゴム１００質量部に対して０．５〜５０質量部であり、より好ましくは３〜３０質量部であり、５〜２０質量部でもよい。樹脂の配合量が５０質量部以下であることにより、ゴム硬度の低下を抑えることができる。

（Ｄ）ショ糖脂肪酸エステル
ショ糖脂肪酸エステルは、親水基のショ糖と、親油基の食用油脂から得られる脂肪酸で構成されている。ショ糖脂肪酸エステルをシリカとともに配合することにより、上記の樹脂を配合したことによる硬度低下を補いながら、引き裂き性能を向上することができる。

ショ糖脂肪酸を構成する脂肪酸としては、炭素数８〜２４の飽和又は不飽和脂肪酸が挙げられ、例えば、オクタン酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、パルミトレイン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、エルカ酸などが挙げられる。これらの脂肪酸は、いずれか１種単独でもよく、２種以上の組み合わせでもよい。これらの中でも、炭素数１０〜２２の飽和脂肪酸が好ましい。

ショ糖脂肪酸エステルの好ましい例としては、構成脂肪酸がラウリン酸を主成分とするショ糖ラウリン酸エステル、構成脂肪酸がミリスチン酸を主成分とするショ糖ミリスチン酸エステル、構成脂肪酸がパルミチン酸を主成分とするショ糖パルミチン酸エステル、及び、構成脂肪酸がステアリン酸を主成分とするショ糖ステアリン酸エステルが挙げられる。ここで、「ある脂肪酸を主成分とする」とは、構成脂肪酸の５０質量％以上、好ましくは６０質量％以上が、当該脂肪酸であることを意味する。

ショ糖脂肪酸エステルのＨＬＢ値（親水親油バランス）は、２〜１８であることが好ましく、より好ましくは４〜１６であり、８〜１６でもよく、１１〜１６でもよい。ここで、ＨＬＢ値は、Griffinらが提唱したアトラス法により、実験的に求めることができる。

ショ糖脂肪酸エステルの具体例としては、三菱化学フーズ（株）から「リョートーシュガーエステル」の商品名で市販されている、Ｓ−１６７０（ＨＬＢ値：１６）、Ｓ−１５７０（ＨＬＢ値：１５）、Ｓ−１１７０（ＨＬＢ値：１１）、Ｓ−９７０（ＨＬＢ値：９）、Ｓ−７７０（ＨＬＢ値：７）、Ｓ−５７０（ＨＬＢ値：５）、Ｓ−３７０（ＨＬＢ値：３）、Ｓ−２７０（ＨＬＢ値：２）などのショ糖ステアリン酸エステル、Ｐ−１６７０（ＨＬＢ値：１６）、Ｐ−１５７０（ＨＬＢ値：１５）などのショ糖パルミチン酸エステル、Ｍ−１６９５（ＨＬＢ値：１６）などのショ糖ミリスチン酸エステル、Ｌ−１６９５（ＨＬＢ値：１６）、Ｌ−５９５（ＨＬＢ値：５）などのショ糖ラウリン酸エステルなどが挙げられる。

ショ糖脂肪酸エステルの配合量は、ジエン系ゴム１００質量部に対して１〜２５質量部であり、より好ましくは３〜１５質量部である。ショ糖脂肪酸エステルの配合量が２５質量部以下であることにより、ゴム硬度の低下を抑えることができる。

（Ｅ）その他の成分
本実施形態に係るゴム組成物には、上記の成分の他に、シランカップリンク剤、カーボンブラック、プロセスオイル、ステアリン酸、亜鉛華、老化防止剤、ワックス、加硫剤、加硫促進剤など、ゴム組成物において一般に使用される各種添加剤を配合することができる。

シランカップリンク剤としては、スルフィドシランやメルカプトシランなどが挙げられ、シリカの分散性を向上することができる。シランカップリング剤の配合量は、特に限定されないが、シリカ配合量に対して２〜２０質量％であることが好ましい。

カーボンブラックとしては、特に限定されず、ゴム用補強剤として用いられている各種ファーネスカーボンブラックを用いることができる。カーボンブラックの配合量は、特に限定されず、ジエン系ゴム１００質量部に対して８０質量部以下でもよく、５０質量部以下でもよい。本実施形態では、補強性充填剤は、シリカ単独、又はシリカとカーボンブラックとの併用であることが好ましく、併用する場合、補強性充填剤はシリカを主成分とすることが好ましく、補強性充填剤の５０質量％以上はシリカであることが好ましい。カーボンブラックは必須ではないため、例えば着色などの目的のため、ジエン系ゴム１００質量部に対して３〜１０質量部で配合してもよい。

上記加硫剤としては、粉末硫黄、沈降硫黄、コロイド硫黄、不溶性硫黄、高分散性硫黄などの硫黄が挙げられ、特に限定するものではないが、その配合量はジエン系ゴム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。

実施形態に係るゴム組成物は、通常に用いられるバンバリーミキサーやニーダー、ロール等の混合機を用いて、常法に従い混練し作製することができる。すなわち、第一混合段階で、ジエン系ゴムに対し、シリカ、樹脂及びショ糖脂肪酸エステルとともに、加硫剤及び加硫促進剤を除く他の添加剤を添加混合し、次いで、得られた混合物に、最終混合段階で加硫剤及び加硫促進剤を添加混合してゴム組成物を調製することができる。

このようにして得られたゴム組成物は、タイヤ用、防振ゴム用、コンベアベルト用などの各種ゴム部材に用いることができる。好ましくは、タイヤに用いることであり、乗用車用タイヤ、トラックやバスの重荷重用タイヤなど各種用途、サイズの空気入りタイヤのトレッド部、サイドウォール部などタイヤの各部位に適用することができる。すなわち、該ゴム組成物は、常法に従い、例えば、押出加工によって所定の形状に成形され、他の部品と組み合わせて未加硫タイヤ（グリーンタイヤ）を作製した後、例えば１４０〜１８０℃で加硫成型することにより、空気入りタイヤを製造することができる。好ましくはタイヤの接地面を構成するトレッドゴムに用いることである。空気入りタイヤのトレッドゴムは、キャップゴムとベースゴムとの２層構造からなるものと、両者が一体の単層構造のものがあるが、接地面を構成するゴムに好ましく用いられる。すなわち、単層構造のものであれば、当該トレッドゴムが上記ゴム組成物からなり、２層構造のものであれば、キャップゴムが上記ゴム組成物からなることが好ましい。

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。

バンバリーミキサーを使用し、下記表１に示す配合（質量部）に従って、まず、第一混合段階で、ジエン系ゴムに対し硫黄及び加硫促進剤を除く他の配合剤を添加し混練し（排出温度＝１６０℃）、次いで、得られた混練物に、最終混合段階で、硫黄と加硫促進剤を添加し混練して（排出温度＝９０℃）、ゴム組成物を調製した。表１中の各成分の詳細は、以下の通りである。

・ＳＢＲ：ＪＳＲ（株）製「ＨＰＲ３５０」
・ＢＲ：宇部興産（株）製「ＢＲ１５０Ｂ」
・ショ糖ステアリン酸１：三菱化学フーズ（株）製「リョートーシュガーエステルＳ−５７０」（ＨＬＢ値：５）
・ショ糖ステアリン酸２：三菱化学フーズ（株）製「リョートーシュガーエステルＳ−９７０」（ＨＬＢ値：９）
・ショ糖ステアリン酸３：三菱化学フーズ（株）製「リョートーシュガーエステルＳ−１５７０」（ＨＬＢ値：１５）
・ショ糖ラウリン酸：三菱化学フーズ（株）製「リョートーシュガーエステルＬ−５９５」（ＨＬＢ値：５）
・ショ糖：東京化成工業（株）スクロース「Ｓ０１１１」
・樹脂１：クマロン系樹脂、日塗化学（株）製「クマロンＧ９０」（軟化点：９０℃）
・樹脂２：Ｃ５系石油樹脂、エクソンモービル社製「エスコレッツ１１０２」（軟化点：９４〜１０４℃）
・樹脂３：クマロン系樹脂、神戸油化学（株）「プロセスレジン６０」（軟化点：６０℃）
・樹脂４：マレイン酸樹脂、ハリマ化成（株）「ハリマック１４５Ｐ」（軟化点：１３９℃）
・シリカ：東ソー・シリカ（株）製「ニップシールＡＱ」
・シランカップリング剤：エボニック・デグサ社製「Ｓｉ６９」
・カーボンブラック：三菱化学（株）製「ダイアブラックＮ３４１」
・オイル：昭和シェル石油（株）製「エキストラクト４号Ｓ」
・ステアリン酸：花王（株）製「ルナックＳ−２０」
・亜鉛華：三井金属鉱業（株）製「亜鉛華１種」
・老化防止剤：大内新興化学工業（株）製「ノクラック６Ｃ」
・ワックス：日本精鑞（株）製「ＯＺＯＡＣＥ０３５５」
・加硫促進剤：住友化学（株）製「ソクシノールＣＺ」
・硫黄：鶴見化学工業（株）製「粉末硫黄」

各ゴム組成物について、１６０℃で３０分間加硫した所定形状の試験片を用いて、硬度、グリップ性能、引き裂き性能を測定した。各測定方法は以下の通りである。

・硬度：ＪＩＳＫ６２５３に準拠したタイプＡデュロメータを使用し、２３℃で硬度を測定し、比較例１の値を１００とした指数で示した。指数が大きいほど、硬度が高いことを示す。１０３以上で比較例１に対して十分な改良効果があるといえる。

・グリップ性能：東洋精機（株）製の粘弾性試験機を使用し、周波数１０Ｈｚ、静歪１０％、動歪±１％、温度１００℃の条件下でｔａｎδを測定し、比較例１の値を１００とした指数で示した。指数が大きいほど、１００℃でのｔａｎδが大きく、従って、乾燥路面でのグリップ性に優れることを示す。１０４以上で比較例１に対して十分な改良効果があるといえる。

・引き裂き性能：ＪＩＳＫ６２５２規定のクレセント形で打ち抜き、くぼみ中央に０．５０±０．０８ｍｍの切れ込みを入れた試験片を、（株）島津製作所の引張り試験機によって５００ｍｍ／分の引張り速度で試験を行った。比較例１を１００として指数が大きいほど良好とする。１０６以上で比較例１に対して十分な改良効果があるといえる。

結果は、表１に示す通りである。樹脂を配合した比較例１に対し、樹脂とともにショ糖脂肪酸エステルを配合した実施例１〜７であると、硬度及びグリップ性能が改善されているだけでなく、引き裂き性能が顕著に改善されていた。これに対し、樹脂とショ糖を配合した比較例２では、比較例１に対して、硬度、グリップ性能及び引き裂き性能のいずれについても改善効果が不十分であった。また、樹脂を配合せずにショ糖脂肪酸エステルを配合した比較例３では、比較例１に対して硬度及び引き裂き性能の改善効果はみられたが、グリップ性能が顕著に低下した。一方、樹脂と脂肪酸エステルを併用したものの、樹脂の軟化点が規定範囲外の比較例４，５では、比較例１に対してグリップ性能に劣っていた。また、充填剤としてシリカを用いていない比較例６では、比較例１に対してグリップ性能には優れるものの、引き裂き性能に劣っていた。

Claims

ジエン系ゴム１００質量部に対し、シリカ３０〜１２０質量部と、軟化点８０〜１２０℃の樹脂０．５〜５０質量部と、ショ糖脂肪酸エステル３〜２５質量部と、を含有するゴム組成物。
前記ショ糖脂肪酸エステルのＨＬＢ値が２〜１８である、請求項１記載のゴム組成物。
請求項１又は２記載のゴム組成物からなるトレッドゴムを備えた空気入りタイヤ。