JP4546200B2

JP4546200B2 - 空気入りタイヤ用ゴム組成物

Info

Publication number: JP4546200B2
Application number: JP2004280527A
Authority: JP
Inventors: 健太郎西岡; 浩文林; 猛西上
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2004-09-27
Filing date: 2004-09-27
Publication date: 2010-09-15
Anticipated expiration: 2024-09-27
Also published as: JP2006089698A

Description

本発明は、空気入り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は、補強性を持たせ、かつ、転がり抵抗を低減するために、シリカなどの無機フィラーを、単独又はカーボンブラックとともに配合している。そして、この無機フィラーをゴム成分であるジエン系ゴムに分散させ、またカップリングさせるために、シランカップリング剤が配合されている。

かかるシランカップリング剤としては、スルフィドシランやメルカプトシランなどがあるが、従来、タイヤ用ゴム組成物において、一般に配合されているのは、ビス−（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド等のスルフィドシランである。これは、スルフィドシランに比べて、メルカプトシランは、補強性や、転がり抵抗を低減する効果に優れ、本来であれば良好な物性を付与できるはずであるが、スコーチ時間が短く、そのため混練り、押出し中に加硫進行による焼けが発生し、良好な物性を持つ加硫ゴムを提供できなくなる可能性が高い、という問題点を持つためである。

このようなメルカプトシランの問題点を解決するため、すなわち、スコーチ防止のため、下記特許文献１には、メルカプト部をブロック基で保護した保護化メルカプトシランが提案されている。このような保護化メルカプトシランは、スコーチ防止の点で優れた効果が認められるものの、コストが高いという問題がある。

なお、下記特許文献２には、主として防振製品用ゴム配合物において、スコーチ防止剤として、アミン化合物とイソシアネート化合物とを併用することが提案されている。しかしながら、同文献には、特定のシランカップリング剤の存在下、イソシアネート化合物単独でスコーチ防止効果が得られることについては開示されていない。

また、下記特許文献３〜７には、分子内にイソシアネート基やアミノ基、ヒドロキシル基などの官能基を有するフリーラジカル含有化合物又はラジカルを発生する化合物が、加硫ゴムの発熱性を改善するためのゴム改質剤として提案されている。しかしながら、これらの文献において、上記ゴム改質剤は、ラジカルトラップにより増加するゴム末端と結合し、カーボンブラックなどのフィラーと反応することで、ゴムの自由端を減らすために添加されており、メルカプトシランとの組み合わせについても、またメルカプトシランのスコーチ時間の短さを解決するための手段としてイソシアネート化合物を配合するという技術的思想についても全く開示されていない。
特表２００１−５０５２２５号公報特開平６−３０６２１０号公報特開２００１−３３５６６１号公報特開２００２−３６５４号公報特開２００２−６９２３８号公報特開２００２−２０１３１２号公報特開２００２−２９４０００号公報

本発明の課題は、シリカなどの無機フィラーとシランカップリング剤を配合した空気入りタイヤ用ゴム組成物において、シランカップリング剤としてメルカプトシランを用いた場合の問題点を解決して、タイヤ用ゴムとして優れた物性を付与することにある。

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、シランカップリング剤としてメルカプトシランを配合した場合に、イソシアネート化合物を特定量加えることにより、メルカプトシランの従来の欠点であったスコーチ時間の短さを解消するとともに、メルカプトシランの本来の性能を発揮して、転がり抵抗性等の物性を向上することができることを見い出し、本発明を解決するに至った。

すなわち、本発明に係る空気入りタイヤ用ゴム組成物は、ジエン系ゴムを含むゴム成分１００重量部に対し、無機フィラーを５〜１２０重量部含有するとともに、前記無機フィラー１００重量部に対してメルカプトアルキルトリアルコキシシランを１〜２０重量部含有し、更に、前記ゴム成分１００重量部に対してジイソシアネート化合物を０．５〜８重量部含有することを特徴とするものである。

本発明によれば、無機フィラーとメルカプトシランを含むゴム組成物において、イソシアネート化合物を配合したことにより、メルカプトシランからなるシランカップリング剤の大きな欠点であったスコーチ時間の短さを解消することができる。そのため、メルカプトシランの本来の性能を発揮することができ、スルフィドシランを用いた場合に比べて、転がり抵抗性等のタイヤ特性を改善することができる。

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。

本発明のゴム組成物において、ゴム成分として用いられるジエン系ゴムは、タイヤ用ゴム組成物において一般的に用いられる各種ジエン系ゴムを用いることができる。例えば、天然ゴム（ＮＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ハロゲン化ブチルゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム（ＮＢＲ）、エチレン−プロピレン−ジエン３元共重合体ゴム（ＥＰＤＭ）などが挙げられ、これらはそれぞれ単独で又は２種以上ブレンドして用いてもよい。好ましくは、天然ゴム、ポリイソプレンゴム、スチレン−ブタジエン共重合体ゴムおよびポリブタジエンゴムからなる群より選択される少なくとも一種を用いることである。

本発明のゴム組成物において、無機フィラーとしては、シリカ、酸化チタン、ケイ酸アルミニウム、クレー、タルクなどが挙げられる。その中でも特に、補強性充填剤であるシリカを用いることが好ましく、その場合、シリカ単独でも、またシリカと他の無機フィラーとの併用でもよい。シリカとしては、特に限定されないが、湿式シリカ、乾式シリカ、コロイダルシリカ、沈降シリカなどが挙げられ、特に含水珪酸を主成分とする湿式シリカを用いることが好ましい。無機フィラーの配合量は、ゴム成分１００重量部に対して５〜１２０重量部であることが好ましい。

本発明のゴム組成物には、上記無機フィラーとともに、カーボンブラックを配合してもよい。すなわち、本発明のゴム組成物において、充填剤としては、上記無機フィラーの単独、又は、上記無機フィラーとカーボンブラックとの併用でもよい。無機フィラーとカーボンブラックを併用する場合、両者の合計量がゴム成分１００重量部に対して２０〜１５０重量部であることが好ましい。

本発明のゴム組成物において、シリカ等の無機フィラーをゴム成分中に分散・カップリングさせるためのシランカップリング剤として配合されるメルカプトシランは、特に限定されないが、例えば、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、２−メルカプトエチルトリメトキシシラン、２−メルカプトエチルトリエトキシシランなどのメルカプトアルキルトリアルコキシシランが挙げられる。なお、本発明において使用可能なメルカプトシランには、メルカプト部がブロック基で保護された保護化メルカプトシランも含まれる。メルカプトシランの配合量は、無機フィラー１００重量部に対して１〜２０重量部であることが好ましい。

本発明のゴム組成物に配合されるイソシアネート化合物としては、特に限定されないが、例えば、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、イソホロンジイソシアネートなどのジイソシアネートが挙げられる。また、イソシアネート基が所定条件で分離可能な保護基でブロックされているブロックイソシアネートなどを用いることもできる。

該イソシアネート化合物の配合量は、ゴム成分１００重量部に対して０．５〜８重量部であることが好ましく、より好ましくは１〜５重量部である。イソシアネート化合物が０．５重量部未満では、スコーチ時間の短さの解消といった本発明の効果が十分に得られない。また、８重量部を越えると、メルカプトシランの本来の特性が損なわれ、転がり抵抗性などが悪化する。

本発明のゴム組成物には、上記した各成分の他に、硫黄等の加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、亜鉛華、ステアリン酸、ワックス、オイルなど、空気入りタイヤ用ゴム組成物として一般に用いられる各種添加剤を配合することができる。

以上よりなる本発明のゴム組成物は、空気入りタイヤの各種部位に用いることができるが、特にトレッドのためのゴム組成物として好ましく用いられ、常法に従い加硫成形することにより、転がり抵抗性等において優れた特性を持つトレッド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。

バンバリーミキサーを使用し、下記表１に示す配合に従い、実施例１〜４および比較例１〜４のタイヤトレッド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。

・ＳＳＢＲ：ＬＡＮＸＥＳＳ製「ＶＳＬ５０２５−ＯＨＭ」
・ＢＲ：ＪＳＲ製「ＢＲ０１」
・シリカ：東ソー・シリカ製「ＡＱ」
・メルカプトシラン（１）：日本ユニカー製「Ａ−１８９」（HS-(CH₂)₃Si(OCH₃)₃：３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン）。

・メルカプトシラン（２）：デグサ製「Ｓｉ−２６３」（HS-(CH₂)₃Si(OC₂H₅)₃：３−メルカプトプロピルトリエトキシシラン（ＭＰＴＥＳ））。

・スルフィドシラン：デグサ製「Ｓｉ−６９」（ビス−（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド）。

・イソシアネート：住友バイエル・ウレタン製「スミジュール４４Ｖ−２０」（ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ））。

なお、各ゴム組成物には、共通配合剤として、アロマ油（ジャパンエナジー製「プロセスＸ１４０」）４０重量部、ワックス（日本精蝋製「パラフィンワックス１５５」）１重量部、老化防止剤６ＰＰＤ（大内新興化学工業製「ノクラック６Ｃ」）１重量部、亜鉛華（三井金属鉱業製「酸化亜鉛２種」）２重量部、ステアリン酸（花王製「ルナックＳ−２５」）２重量部、加硫促進剤ＤＰＧ（大内新興化学工業製「ノクセラーＤ」）２重量部、加硫促進剤ＣＺ（大内新興化学工業製「ノクセラーＣＺ」）１．８重量部、硫黄（鶴見化学工業製「５％油入微粉硫黄」）２重量部を、それぞれ配合した。

各ゴム組成物について、スコーチを測定した。また、各ゴム組成物をトレッドゴムとして用いて、タイヤサイズ：２０５／６５Ｒ１５の空気入りラジアルタイヤを常法に従い加硫成形することにより作製し、得られた各タイヤについて転がり抵抗を測定した。各測定方法は次の通りである。

・スコーチ：ＪＩＳＫ６３００−１により測定し、比較例１の値を１００とした指数で表示した。指数が大きいほど、スコーチ時間が長く、従って、混練り、押出し中などに焼けが発生しにくいことを意味する。

・転がり抵抗：米国の自動車技術者協会規格、ＳＡＥＪ１２６９に準じて転がり抵抗を求め、下記式で計算して指数で示した。指数が小さいほど好ましい。
（各タイヤの転がり抵抗）×１００／（比較例１のタイヤの転がり抵抗）

表１に示すように、従来の一般的なトレッドゴム配合の比較例１（シランカップリング剤としてスルフィドシランを使用）に対し、単にスルフィドシランをメルカプトシランに変更した比較例２では、転がり抵抗性には優れるものの、スコーチ時間が極端に短いものであった。これに対し、本願発明に係る実施例１〜４であると、シランカップリング剤としてメルカプトシランを使用するとともに、イソシアネート化合物（ＭＤＩ）を所定量配合したことにより、スコーチ時間が大幅に延長され、スルフィドシランを配合した場合と同程度までスコーチを遅らせることができた。しかも、スルフィドシランを配合した場合に比べて、転がり抵抗性は改善されており、燃費性に優れるものであった。

本発明の空気入りタイヤ用ゴム組成物は、トレッドやサイドウォールなどのタイヤの様々な部位のためのゴム組成物として利用することができ、特にトレッドのためのゴム組成物として好ましく利用することができる。

Claims

ジエン系ゴムを含むゴム成分１００重量部に対し、無機フィラーを５〜１２０重量部含有するとともに、前記無機フィラー１００重量部に対してメルカプトアルキルトリアルコキシシランを１〜２０重量部含有し、更に、前記ゴム成分１００重量部に対してジイソシアネート化合物を０．５〜８重量部含有することを特徴とする空気入りタイヤ用ゴム組成物。