説明

タイヤトレッド用ゴム組成物

【課題】高温条件下におけるグリップ性能を向上させたタイヤを製造することができるタイヤトレッド用ゴム組成物を提供する。
【解決手段】(A)ジエン系ゴム、(B)酢酸マグネシウム、酢酸カルシウム、プロピオン酸マグネシウムおよびプロピオン酸カルシウムからなる群から選ばれる1種以上の有機金属塩、ならびに(C)金属化合物を含有するタイヤトレッド用ゴム組成物。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、タイヤトレッド用ゴム組成物に関する。
【背景技術】
【0002】
空気入りタイヤのトレッド部は車の走行とともに発熱が生じやすく、高温条件下となることでグリップ性能が低下するという問題があった。
【0003】
従来、それらの問題点を解決するために、ガラス転移温度の高いレジンをタイヤトレッド用ゴム組成物に配合すること、また、イミダゾール化合物をタイヤトレッド用ゴム組成物に配合することがなされてきたが、高温条件下におけるグリップ性能を充分に向上させることができなかった。
【0004】
特許文献1には、メタクリル酸マグネシウムまたはメタクリル酸亜鉛などの有機金属化合物を配合したタイヤ用ゴム組成物が開示されているが、該有機金属化合物の混練りの際にメタクリル酸が遊離することで架橋阻害が生じるため、高温条件下におけるグリップ性能を向上させることができないという問題があった。
【0005】
【特許文献1】特開2003−213045号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、高温条件下におけるグリップ性能を向上させたタイヤを製造することができるタイヤトレッド用ゴム組成物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、(A)ジエン系ゴム、(B)酢酸マグネシウム、酢酸カルシウム、プロピオン酸マグネシウムおよびプロピオン酸カルシウムからなる群から選ばれる1種以上の有機金属塩、ならびに(C)金属化合物を含有するタイヤトレッド用ゴム組成物に関する。
【0008】
前記タイヤトレッド用ゴム組成物において、有機金属塩(B)と金属化合物(C)とが同一の金属イオンを有することが好ましい。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、有機金属塩(B)および金属化合物(C)を混練りすることにより、混練りの際に生じる酸に起因する架橋阻害を抑制し、高温環境において優れたグリップ性能を示すことができるタイヤトレッド用ゴム組成物を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、(A)ジエン系ゴム、(B)酢酸マグネシウム、酢酸カルシウム、プロピオン酸マグネシウムおよびプロピオン酸カルシウムからなる群から選ばれる1種以上の有機金属塩、ならびに(C)金属化合物からなる。
【0011】
ジエン系ゴム(A)としては、天然ゴム(NR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ブタジエンゴム(BR)、イソプレンゴム(IR)、ブチルゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)、エチレンプロピレンゴム(EPDM)、クロロプレンゴム(CR)などがあげられる。なかでも、充分な強度を有し、優れた耐摩耗性を示すことから、タイヤトレッド用ゴムは、SBR、NRまたはBRであることが好ましく、SBRであることがより好ましい。
【0012】
有機金属塩(B)は、酢酸マグネシウム、酢酸カルシウム、プロピオン酸マグネシウムおよびプロピオン酸カルシウムからなる群から選ばれる1種以上である。これらは、アクリル酸塩やメタクリル酸塩が有するような二重結合などの多重結合を含まない。多重結合を含まないことにより、架橋のばらつきを抑え、架橋密度を向上させることができる。なかでも、高温におけるtanδを向上させるという効果が得られることから酢酸マグネシウムまたは酢酸カルシウムが好ましく、酢酸マグネシウムがより好ましい。
【0013】
有機金属塩(B)の含有量は、ジエン系ゴム100重量部に対して、0.1重量部以上であることが好ましく、1重量部以上であることがより好ましい。有機金属塩(B)の含有量が0.1重量部未満では、有機金属塩(B)の配合効果がほとんど得られない傾向がある。また、有機金属塩(B)の含有量は、ジエン系ゴム100重量部に対して、20重量部以下であることが好ましく、10重量部以下であることがより好ましい。有機金属塩(B)の含有量が20重量部をこえると、ゴムの加工性が悪くなる傾向がある。
【0014】
金属化合物(C)としては、金属酸化物、炭酸化合物などがあげられる。
【0015】
金属化合物(C)として金属酸化物を使用する場合、金属酸化物としては酸化マグネシウム、酸化カルシウムなどがあげられる。
【0016】
また、金属化合物(C)として炭酸化合物を使用する場合、炭酸化合物としては炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムなどがあげられる。なお、炭酸化合物は以下の式のように金属酸化物を生成する。
CaCO3 → CaO + CO2
【0017】
平衡に直接関与するため、金属化合物(C)としては、とくに金属酸化物の方が効果的である。なお、金属化合物(C)には、有機金属塩(B)を含まないこととする。
【0018】
金属化合物(C)はイオン結合を含む。このように、水素結合(窒素化合物と酸の結合など)より結合力の強いイオン結合を含むことにより、より高い温度や大きな歪みによりロスを生み出す(tanδを発生させる)ことが可能であるため、高温でのグリップ性能を向上させることができる。さらに、金属化合物(C)を配合することで、ゴム組成物のガラス転移温度の変化が小さくなり、脆化破壊の危険性が小さくなる。
【0019】
金属化合物(C)の含有量は、ジエン系ゴム100重量部に対して1重量部以上であることが好ましく、3重量部以上であることがより好ましい。金属化合物(C)の含有量が1重量部未満では、有機金属塩(B)の配合効果がほとんど得られない傾向がある。また、金属化合物(C)の含有量は、ジエン系ゴム100重量部に対して10重量部以下であることが好ましく、5重量部以下であることがより好ましい。金属化合物(C)の含有量が10重量部をこえると、ゴムが硬くなり、摩耗外観が悪化する傾向がある。
【0020】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、有機金属塩(B)および金属化合物(C)をともに含有することにより酸の発生を抑制することができる。それにより、架橋の阻害を減少させる。
【0021】
例えば、有機金属塩(B)として酢酸マグネシウム、および金属化合物(C)として酸化マグネシウムを両方配合した場合、以下の式であらわされる平衡が存在する。
【0022】
【化1】

【0023】
上記の平衡式からわかるように、MgOが存在することで平衡が右から左に移行しやすく、熱や刺激によるイオン結合の分解を防ぐことができ、高温でのtanδを効率よく向上することができる。
【0024】
有機金属塩(B)と金属化合物(C)との金属イオンは同一であることがとくに好ましい。例えば、有機金属塩(B)として酢酸マグネシウムを使用した場合、金属化合物(C)としては、同一の金属イオンを有する酸化マグネシウムを使用することが好ましい。
【0025】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、有機金属塩(B)および金属化合物(C)をともに含有して酸の発生を抑制することにより、酸の中和を抑制するために使用されている芳香族第2級アミン系、アミン−ケトン系、ベンズイミダゾール系、チオウレア系などの塩基性老化防止剤の使用量を減少させることが可能である。従来、これらの塩基性老化防止剤は、オイルを置換して使用されていたため、低温付近におけるタイヤのグリップが減少する傾向にあった。しかし、本発明のように酸の発生を抑制することで、オイルなどの軟化剤の使用量を増やすことができ、低温付近におけるタイヤのグリップを向上させ、さらに高温付近におけるタイヤのグリップをも向上させることができる。
【0026】
本発明において軟化剤としては、アロマオイルなどタイヤ工業において一般的に使用されているものを用いることができる。
【0027】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、ジエン系ゴム(A)、有機金属塩(B)、金属化合物(C)および軟化剤以外にも、カーボンブラックおよびシリカなどの補強剤、ステアリン酸、酸化亜鉛、硫黄などの加硫剤、加硫促進剤など、一般的にタイヤ工業において使用される添加剤を適宜配合することができる。
【0028】
空気入りタイヤは、本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物をタイヤのトレッドに用い、通常の方法により製造される。すなわち、前記ゴム組成物を未加硫の段階でタイヤのトレッド部の形状に押し出し加工し、タイヤ成形機上で通常の方法により貼り合わせて未加硫タイヤを成形する。該未加硫タイヤを加硫機中で加熱・加圧して空気入りタイヤを得る。
【実施例】
【0029】
実施例をもとに本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。
【0030】
実施例において使用した各種薬品について、詳細に説明する。
SBR:旭化成工業(株)製のタフデン4350(結合スチレン量39%、ゴム固形分100重量部に対してオイル分50重量部含有)
カーボンブラック:三菱化学(株)製のダイヤブラックA(N110)
老化防止剤6C:フレキシス社製のサントフレックス13
老化防止剤224:大内新興化学工業(株)製のノクラック224
ステアリン酸:日本油脂(株)製のステアリン酸
酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)製の酸化亜鉛2種
アロマオイル:(株)ジャパンエナジー製のプロセスX−260
酢酸マグネシウム:キシダ化学(株)製
酸化マグネシウム:協和化学工業(株)製のキョーワマグ
硫黄:鶴見化学工業(株)製の粉末硫黄
加硫促進剤:大内新興化学工業(株)製のノクセラーNS
【0031】
実施例1〜2および比較例1〜2
(実施例1〜2および比較例1〜2のゴムサンプルの製造方法)
表1に示す配合量にしたがって、BP型バンバリーにて、SBR、カーボンブラック、老化防止剤6C、老化防止剤224、ステアリン酸、酸化亜鉛、アロマオイル、イオン化合物および酸化マグネシウムを150℃になるまで3分間ベース練りし、150℃にて排出し、混練り物を得た。前記混練り物に硫黄、加硫促進剤を加え、オープンロールで約5分間混練りし、未加硫ゴム組成物を得た。得られた未加硫ゴム組成物でシートを作製し、所定のモールドで170℃において12分間加硫することにより、実施例1〜2および比較例1〜2のゴムサンプルを製造した。
【0032】
得られたゴムサンプルを用いて、以下の試験を行なった。
【0033】
(架橋度(SWELL))
ゴムサンプルをトルエン抽出した。抽出前後の体積変化率をSWELLと呼ぶ。測定値が大きいほど、架橋のばらつきが大きく好ましくないことを示す。
【0034】
(粘弾性)
(株)岩本製作所製の粘弾性スペクトロメーターを用いて10%初期歪みを与え、周波数5Hzにて、100℃で2%の動的歪みを与えたときの粘弾性(複素弾性率E'および損失係数tanδ)を測定した。tanδの値が大きいほど、タイヤにしたときのグリップが大きく、グリップ性能が優れていることを示す。
【0035】
(引張試験)
JIS引張試験法K6251に基づき、70℃においてダンベル3号サンプルにて試験を行い、比較例1の値を100として、それぞれ指数表示した。M300(300%伸張時応力)が大きいほど耐摩耗性能が向上していることを示す。
【0036】
(実施例1〜2および比較例1〜2のタイヤの製造方法)
実施例1〜2および比較例1〜2のゴムサンプルの製造方法において得られた未加硫ゴム組成物でシートを作製し、所定の形状に貼りあわせて得られた未加硫タイヤを170℃において12分間加硫することにより、11×7.10−5サイズのカートタイヤを製造した。
【0037】
得られたカートタイヤを車に装着して、以下の実車評価を行なった。
【0038】
(グリップ試験)
カートに前記タイヤを装着し、1周約2kmのコースを8周走行して評価した。比較例1のタイヤのグリップフィーリングを3点とし、5点満点で評価した。初期グリップは1〜4周目、後半グリップは5〜8周目とした。
【0039】
(摩耗外観)
カートに前記タイヤを装着し、1周約2kmのコースを8周走行して評価した。比較例1のタイヤの外観を3点とし、5点満点で相対評価した。
【0040】
各評価結果を表1に示す。
【0041】
【表1】


【特許請求の範囲】
【請求項1】
(A)ジエン系ゴム、
(B)酢酸マグネシウム、酢酸カルシウム、プロピオン酸マグネシウムおよびプロピオン酸カルシウムからなる群から選ばれる1種以上の有機金属塩、ならびに
(C)金属化合物を含有するタイヤトレッド用ゴム組成物。
【請求項2】
有機金属塩(B)と金属化合物(C)とが同一の金属イオンを有する請求項1記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。

【公開番号】特開2007−39583(P2007−39583A)
【公開日】平成19年2月15日(2007.2.15)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−226650(P2005−226650)
【出願日】平成17年8月4日(2005.8.4)
【出願人】(000183233)住友ゴム工業株式会社 (3,458)
【Fターム(参考)】