JP6578557B2 - タイヤ用ゴム組成物 - Google Patents

Description

本発明は、優れた加工性を有する一方で、硬度の低下を抑制し、且つ、耐破断性および低発熱性を良好にすることを可能にしたタイヤ用ゴム組成物に関する。

従来、タイヤ用ゴム組成物において、加工性を改善するために軟化剤（例えば、処理留出物芳香族系留出物（ＴＤＡＥ）やエポキシ化パーム油等）を配合することが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。しかしながら、加工性を改善するために軟化剤を多量に配合すると、得られるタイヤ用ゴム組成物の硬度が低下するという問題がある。

一方で、カーボンブラックやシリカ等の補強性フィラーを配合することで、タイヤ用ゴム組成物の硬度が向上することが知られているので、上述の軟化剤を用いる際に、これら補強性フィラーを充分に多く用いることで、硬度の低下を防止することが考えられる（例えば、特許文献１には、シリカを配合することが記載される）。しかしながら、補強性フィラーを増量すると、タイヤ用組成物の発熱や破断物性が悪化する傾向があるため、硬度の低下を抑制できたとしても、タイヤ用ゴム組成物として求められる低発熱性や耐破断性に悪影響が出るという問題がある。そのため、これら性能をバランスよく両立する対策が求められている。

特開２００７−９９８９２号公報

本発明の目的は、優れた加工性を有する一方で、硬度の低下を抑制し、且つ、耐破断性および低発熱性を良好にすることを可能にしたタイヤ用ゴム組成物を提供することにある。

上記目的を達成する本発明のタイヤ用ゴム組成物は、ジエン系ゴム１００質量部に対して、ガラス転移温度が−７５℃以下のカシューオイルを１〜３０質量部配合し、ヘキサメトキシメチロールメラミンの部分縮合物またはヘキサメチロールメラミンペンタメチルエーテルの部分縮合物を前記カシューオイル１００質量％に対して２０〜９０質量％配合したことを特徴とする。

本発明のタイヤ用ゴム組成物は、特定のガラス転移温度を有するカシューオイルを配合しているので、カシューオイルが軟化剤として機能して優れた加工性が得られる一方で、カシューオイルが熱硬化性を有するため、加硫後にはタイヤ用ゴム組成物として充分な硬度が得られる。そのため、発熱や破断性能を低下させる傾向を有するカーボンブラック等の補強性フィラーを増量する必要がなくなり、高硬度と優れた耐破断性および低発熱性を両立することができる。

本発明のタイヤ用ゴム組成物において、ゴム成分にはジエン系ゴムが使用される。ジエン系ゴムとしては、特に制限されるものではなく、例えば天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン‐ブタジエンゴム、アクリロニトリル‐ブタジエンゴム、ブチルゴム等を例示することができる。なかでも、天然ゴム、ブタジエンゴム、スチレン‐ブタジエンゴムが好ましい。これらジエン系ゴムは、単独又は任意のブレンドとして使用することができる。

本発明のゴム組成物は、ガラス転移温度が−７５℃以下のカシューオイルを配合することにより、カシューオイルが軟化剤として機能することでゴム組成物の加工性を向上する一方で、カシューオイルの熱硬化性により加硫後のゴム組成物の硬度が低下することを防止することができる。そのため、従来の軟化剤を用いる場合のように、硬度の低下を防止するための配合剤（例えば、カーボンブラック等の補強性フィラー）を追加または増加する必要がなくなり、タイヤ用ゴム組成物として充分な硬度と耐破断性および低発熱性をバランス良く両立することが可能になる。また、カシューオイルは天然由来の材料であるため、環境負荷を低減するには有利である。

このとき、カシューオイルの配合量はジエン系ゴム１００質量部に対し、１〜３０質量部、好ましくは３〜２５質量部である。カシューオイルの配合量が１質量部未満であると、カシューオイルが少な過ぎるため、加工性を改善することができない。カシューオイルの配合量が３０質量部を超えると、ゴム組成物の硬度が大幅に高まるため、耐破断性および低発熱性が悪化する。

本発明において、カシューオイルとは、カシューの種子（カシューナッツ）の殻部分から得られる常温で液状の油脂である。特に、搾油後に加熱処理が施されて、主成分のアナカルド酸が脱炭酸されて、カルダノールが主成分となった工業用カシューオイルを指す。尚、工業用カシューオイルは、主成分であるカルダノールの他に、カードルや２‐メチルカードルを含む。

カシューオイルのガラス転移温度はカシューオイル中のモノマーの比率により変化し、モノマー比率を高くするほどガラス転移温度を低減することができる。

本発明では、上述のようにガラス転移温度が−７５℃以下のカシューオイルを用いるが、ガラス転移温度が−７５℃よりも高いカシューオイルを用いた場合、カシューオイルの物性の温度依存性に起因して、６０℃におけるｔａｎδが悪化する。即ち、低発熱性が悪化する。尚、ガラス転移温度が−７５℃以下のカシューオイルを用いた場合には、ｔａｎδが悪化するピークの温度が低温側にシフトするため、６０℃におけるｔａｎδが悪化を防ぐことができ、タイヤ用ゴム組成物として用いる場合には優れた低発熱性が発揮される。

本発明では、上述のように特定のカシューオイルを配合することで、従来の軟化剤を用いる場合のように、硬度の低下を防止するための配合剤（例えば、カーボンブラック等の補強性フィラー）を追加または増加する必要がない。そのため、補強性フィラーの配合量を通常ゴム組成物において用いられる程度の量から増加させる必要がなくなる。このように補強性フィラーの配合量を低く抑えることができるので、多量の補強性フィラーによって低発熱性や耐破断性が阻害されることがなくなり、優れた加工性と高硬度と良好な耐破断性および低発熱性をバランスよく両立するには有利になる。

本発明のタイヤ用ゴム組成物では、硬化剤としてメチレン供与体を配合することが好ましい。メチレン供与体の配合量は、カシューオイル１００質量％に対して好ましくは１０〜１００質量％、より好ましくは２０〜９０質量％である。このようにカシューオイル（軟化剤）に対して、硬化剤として特定の量のメチレン供与体を配合することで、加工性、耐破断性、および低発熱性を維持しながら、ゴム硬度を向上することができる。メチレン供与体の配合量が１０質量％未満であると、ゴム硬度を高める効果が十分に得られない。メチレン供与体の配合量が１００質量％を超えると、耐破断性が低下する。また、メチレン供与体以外の硬化剤を用いると、加工性や耐破断性や低発熱性を維持することが難しくなる。メチレン供与体としては、本発明の効果の観点から、例えばヘキサメチレンテトラミンや、ＨＭＭＭ（ヘキサメトキシメチロールメラミンの部分縮合物）、ＰＭＭＭ（ヘキサメチロールメラミンペンタメチルエーテルの部分縮合物）のようなメラミン誘導体を用いることが好ましい。

本発明のタイヤ用ゴム組成物には、加硫又は架橋剤、加硫促進剤、加工助剤、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使用され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ゴム組成物とし、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は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。

本発明のタイヤ用ゴム組成物は、公知のゴム用混練機械、例えば、バンバリーミキサー、ニーダー、ロール等を使用して、上記各成分を混合することによって製造することができる。

上述のように、加工性に優れ、且つ、高硬度で耐破断性および低発熱性が良好な本発明のタイヤ用ゴム組成物は、様々なタイヤ構成部材（例えば、空気入りタイヤのキャップトレッド）を構成するのに好適であり、これらタイヤ構成部材の硬度、耐破断性、低発熱性を向上して、タイヤ性能を改善することができる。

以下、実施例によって本発明をさらに説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。

表１に示す配合からなる１３種類のゴム組成物（標準例、比較例１〜４、実施例１〜４、参考例１〜４）を、それぞれ加硫促進剤及び硫黄を除く配合成分を秤量し、１．８Ｌの密閉式バンバリーミキサーで５分間混練し、温度１５０℃でマスターバッチを放出し室温冷却した。その後このマスターバッチを１．８Ｌの密閉式バンバリーミキサーに供し、加硫促進剤及び硫黄を加え３分間混合し、タイヤ用ゴム組成物を調製した。

得られた１３種類のタイヤ用ゴム組成物について、下記に示す方法により、加工性（ムーニー粘度）の評価を行った。

加工性（ムーニー粘度）
得られたゴム組成物のムーニー粘度をＪＩＳ Ｋ６３００に準拠して、ムーニー粘度計にてＬ型ロータ（３８．１ｍｍ径、５．５ｍｍ厚）を使用し、予熱時間１分、ロータの回転時間４分、１００℃、２ｒｐｍの条件で測定した。得られた結果は、標準例の値を１００とする指数として、表１の「加工性」の欄に示した。この指数値が小さいほど粘度が小さく加工性が優れることを意味する。

また、得られた１３種類のゴム組成物を、それぞれ所定形状の金型中で、１５０℃、２０分間加硫して試験片を作製し、下記に示す方法により、硬度、耐破断性、発熱性（６０℃におけるｔａｎδ）の評価を行った。

硬度
得られた試験片を用いＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠しデュロメータのタイプＡにより温度２０℃で測定した。得られた結果は、標準例の値を１００として、表１の「硬度」の欄に示した。この指数値が大きいほど、硬度が高いことを意味する。

耐破断性
得られた試験片から、ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠してＪＩＳ３号ダンベル型試験片（厚さ２ｍｍ）を打ち抜き、５００ｍｍ／分の引張り速度で試験を行い、引張り破断伸びを測定した。得られた結果は、標準例のそれぞれの値を１００とする指数として、表１の「耐破断性」の欄に示した。この指数値が大きいほど破断伸びが良好で、耐破断性に優れることを意味する。

低発熱性（６０℃におけるｔａｎδ）
得られた試験片をＪＩＳ Ｋ６３９４に準拠して、東洋精機製作所社製粘弾性スペクトロメーターを用いて、初期歪み１０％、振幅±２％、周波数２０Ｈｚの条件で、温度６０℃における損失正接ｔａｎδを測定した。得られた結果は、標準例の値を１００とする指数として、表１の「低発熱性」の欄に示した。この指数値が小さいほど、発熱性が低いことを意味する。

なお、表１において使用した原材料の種類を下記に示す。
−ＮＲ：天然ゴム、ＳＴＲ２０
−ＣＢ：カーボンブラック、東海カーボン社製シーストＫＨ
−酸化亜鉛：正同化学工業社製酸化亜鉛３種
−ステアリン酸：日新理科社製ステアリン酸５０Ｓ
−オイル１：昭和シェル石油社製エキストラクト４号Ｓ（ガラス転移温度：−４１℃）
−オイル２：昭和シェル石油社製プロセスオイル１２３（ガラス転移温度：−８５℃）
−カシューオイル１：東北化工社製ＣＤ‐５Ｌ（ガラス転移温度：−６７℃）
−カシューオイル２：東北化工社製ＬＢ‐７０００（ガラス転移温度：−９８℃）
−カシューオイル３：東北化工社製ＬＢ‐３０２５（ガラス転移温度：−９２℃）
−加硫促進剤：大内新興化学社製ノクセラーＮＳ‐Ｐ
−硬化剤１：メチレン供与体、三新化学工業社製サンセラー ＨＴ‐ＰＯ
−硬化剤２：メチレン供与体、住友化学社製スミカノール ５０７ＡＰ
−硫黄：鶴見化学工業社製金華印油入微粉硫黄

表１から明らかなように実施例１〜４および参考例１〜４のタイヤ用ゴム組成物は、標準例と同等の加工性を得ながら、硬度、耐破断性、低発熱性を従来レベル以上に改善することが確認された。

特に、硬化剤としてメチレン供与体を使用し、その配合量を好ましい範囲に設定した実施例１〜４は、良好な加工性、耐破断性、低発熱性を維持・改善しながら、更に硬度を向上することができた。

一方、比較例１は、カシューオイルを用いていないので、オイルのガラス転移温度が−７５℃以下であっても、充分な加工性が得られず、また硬度および耐破断性が悪化した。比較例２は、標準例と同じオイルを用いて、硬度を補うためにカーボンブラックを増量しているが、カーボンブラックが過多であるため、耐破断性と低発熱性が悪化した。比較例３は、カシューオイルは用いているものの、そのガラス転移温度が−７５℃よりも高いため、低発熱性が悪化した。比較例４は、ガラス転移温度が−７５℃以下のカシューオイルの配合量が多すぎるため、耐破断性および低発熱性が悪化した。

Claims (1)

1. ジエン系ゴム１００質量部に対して、ガラス転移温度が−７５℃以下のカシューオイルを１〜３０質量部配合し、ヘキサメトキシメチロールメラミンの部分縮合物またはヘキサメチロールメラミンペンタメチルエーテルの部分縮合物を前記カシューオイル１００質量％に対して２０〜９０質量％配合したことを特徴とするタイヤ用ゴム組成物。