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技術 ゴム組成物

出願人 住友ゴム工業株式会社
発明者 河野昌次竹村光平
出願日 2002年6月7日 (17年9ヶ月経過) 出願番号 2002-167090
公開日 2004年1月15日 (16年2ヶ月経過) 公開番号 2004-010781
状態 特許登録済
技術分野 タイヤ一般 高分子組成物
主要キーワード 圧縮セット みかけ比重 プルーバ クリープ量 試験周波数 表面回転 摩耗寿命 試験片寸法
関連する未来課題
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この項目の情報は公開日時点(2004年1月15日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

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課題

耐摩耗性を向上させつつ、かつ低転がり抵抗化を実現するゴム組成物であり、とくにタイヤ用として好ましいゴム組成物を提供する。

解決手段

(a)ジエン系ゴムと(b)補強剤とを含むゴム組成物において、補強剤(b)がシリカおよびカーボンブラックからなり、かつ、シリカおよびカーボンブラックに占めるシリカの比率が60重量%以上であり、ジエン系ゴム(a)100重量部に対して、(c)ポリスチレンビニルイソプレントリブロック共重合体5〜35重量部を含有するゴム組成物。

概要

背景

イヤを使用する上で、経済性向上の目的から、タイヤの摩耗寿命は長い方が望ましい。また、燃費向上の目的から、タイヤの転がり抵抗は低い方が望ましい。

概要

耐摩耗性を向上させつつ、かつ低転がり抵抗化を実現するゴム組成物であり、とくにタイヤ用として好ましいゴム組成物を提供する。(a)ジエン系ゴムと(b)補強剤とを含むゴム組成物において、補強剤(b)がシリカおよびカーボンブラックからなり、かつ、シリカおよびカーボンブラックに占めるシリカの比率が60重量%以上であり、ジエン系ゴム(a)100重量部に対して、(c)ポリスチレンビニルイソプレントリブロック共重合体5〜35重量部を含有するゴム組成物。    なし

目的

本発明は、前記課題を解決するものであり、耐摩耗性を向上させ、かつ低転がり抵抗化を実現するゴム組成物を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

(a)ジエン系ゴムと(b)補強剤とを含むゴム組成物において、補強剤(b)がシリカおよびカーボンブラックからなり、かつ、シリカおよびカーボンブラックに占めるシリカの比率が60重量%以上であり、ジエン系ゴム(a)100重量部に対して、(c)ポリスチレンビニルイソプレントリブロック共重合体5〜35重量部を含有するゴム組成物。

請求項2

ジエン系ゴム(a)100重量部に対して、前記ポリスチレン−ビニルイソプレントリブロック共重合体(c)14〜28重量部および(d)多価アルコール脂肪酸エステル1〜6重量部を含有する請求項1記載のゴム組成物。

技術分野

0001

本発明は、ゴム組成物に関する。詳細には、耐摩耗性と低転がり抵抗両立させたゴム組成物に関する。

0002

イヤを使用する上で、経済性向上の目的から、タイヤの摩耗寿命は長い方が望ましい。また、燃費向上の目的から、タイヤの転がり抵抗は低い方が望ましい。

0003

摩耗寿命向上のためには
▲1▼ハードカーボンを使用する
▲2▼カーボン量を多くする
▲3▼ポリブタジエンを多くする
▲4▼硫黄を多くする
▲5▼伸展油を少なくする
▲6▼補強剤カーボン系にする
ことが好ましい。

0004

一方、低転がり抵抗化のためには
▲1▼ソフトカーボンを使用する
▲2▼カーボン量を減少する
▲3▼天然ゴムを多くする
▲4▼硫黄を多くする
▲5▼伸展油を少なくする
▲6▼補強剤をシリカ系にする
ことが好ましい。

0005

前記のとおり、耐摩耗性および低転がり特性を向上させるためには、補強剤の種類(▲6▼)、カーボンの種類(▲1▼)および量(▲2▼)などの補強剤系の面において、それぞれ相反性があり、両立は難しい。

0006

さらに、ポリマー系(▲3▼)では、耐摩耗性向上のために、ブタジエンゴムを多く使用することが好ましいが、ゴム成分中に30重量%以上使用すると悪路でのフレーキング性能が低下するため、とくに40重量%以上は使用できない。

0007

また、前記耐摩耗性および低転がり抵抗を向上させるために、伸展油を少なくする(▲5▼)、あるいは硫黄量を多くする(▲4▼)と、ゴム硬度が上昇してしまい、悪路での耐外傷性が低下する。

背景技術

0008

このように、耐摩耗性と低転がり抵抗化を両立させる手法は、未だない。

発明が解決しようとする課題

0009

本発明は、前記課題を解決するものであり、耐摩耗性を向上させ、かつ低転がり抵抗化を実現するゴム組成物を提供することを目的とする。

0010

前記課題を解決するために検討した結果、シリカリッチの補強剤を含むジエン系ゴム組成物に、ポリスチレンビニルイソプレントリブロック共重合体を配合することにより、本発明を完成するに至った。

0011

すなわち、本発明は、(a)ジエン系ゴムと(b)補強剤とを含むゴム組成物において、補強剤(b)がシリカおよびカーボンブラックからなり、かつ、シリカおよびカーボンブラックに占めるシリカの比率が60重量%以上であり、ジエン系ゴム(a)100重量部に対して、(c)ポリスチレン−ビニルイソプレントリブロック共重合体5〜35重量部を含有するゴム組成物に関する。

課題を解決するための手段

0012

また、前記ゴム組成物は、ジエン系ゴム(a)100重量部に対して、前記ポリスチレン−ビニルイソプレントリブロック共重合体(c)14〜28重量部および(d)多価アルコール脂肪酸エステル1〜6重量部を含有することが好ましい。

0013

本発明のゴム組成物は、(a)ジエン系ゴム、(b)補強剤および(c)ポリスチレン−ビニルイソプレントリブロック共重合体からなる。

0014

ジエン系ゴム(a)としては、たとえば、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)などがあげられる。これらを単独でまたは任意に組み合わせて用いてもよい。

0015

たとえば、ジエン系ゴム(a)中にNRを含有させると、転がり抵抗が低減される。本発明のゴム組成物は、シリカの配合比率が高い(シリカリッチ)補強剤(b)を使用することにより、さらに転がり抵抗が低減される。従来技術では、ゴム組成物にこれらの配合を行なうと、耐摩耗性の低下が避けられなかったが、本発明のゴム組成物は、ポリスチレン−ビニルイソプレントリブロック共重合体(c)を配合することにより、前記ゴム組成物の耐摩耗性を向上し得る。

0016

本発明のゴム組成物に配合される補強剤(b)は、シリカおよびカーボンブラックからなり、かつシリカおよびカーボンブラックに占めるシリカの比率は、60重量%以上を占める。前記シリカの比率は、60〜85重量%であることが好ましい。シリカおよびカーボンブラックに占めるシリカの比率が60重量%より少ないと、シリカを併用することによる引裂抗力の向上が認められなくなる。また、85重量%をこえると、シリカによる耐摩耗性の低下が大きくなる傾向がある。

0017

本発明で使用されるカーボンブラックとしては、とくに限定されず、たとえばHAF、ISAF、SAFなどがあげられる。

0018

本発明で使用されるシリカとしては、とくに限定されず、たとえば乾式法シリカ無水ケイ酸)、湿式法シリカ含水ケイ酸)などがあげられる。

0019

また、補強剤(b)は、ジエン系ゴム(a)100重量部に対して55〜100重量部配合されることが好ましい。補強剤(b)の配合量が55重量部より少ないと、補強効果が充分でなく耐摩耗性が低下する傾向にある。また、100重量部をこえると、発熱が高くなり、転がり抵抗が増大する傾向にある。

0020

本発明で使用されるポリスチレン−ビニルイソプレントリブロック共重合体(c)は、スチレンからなる重合体ブロックビニルイソプレンからなる重合体ブロックを含有する共重合体であり、スチレンからなるブロック(A)とビニルイソプレンモノマーからなるブロック(B)とが、(A−B)n−Aまたは(B−A)n−B(nは1以上の整数)の形で共重合体となったものである。

0021

ポリスチレン−ビニルイソプレントリブロック共重合体(c)は、数平均分子量が5,000〜250,000の範囲であることが好ましい。分子量が5,000より小さいと、固形ゴムと混合して得られる加硫物において発熱性改善効果が得られない傾向があり、250,000よりも大きいと固形ゴムとの相溶性が乏しくなり、加工性が低下する傾向がある。

0022

ポリスチレン−ビニルイソプレントリブロック共重合体(c)は、スチレンユニット含有量が10〜30%の範囲であることが好ましい。含有量が10%より低いと、固形ゴムと混合して得られる加硫物において湿潤路面でのグリップ性能が低下する傾向があり、30%よりも高いと固形ゴムと混合して得られる加硫物の発熱性を悪化させる傾向がある。

0023

かかるポリスチレン−ビニルイソプレントリブロック共重合体の好適な例としては、ハイブラー5125(VS−3、(株)クラレ製)があげられる。

0024

ポリスチレン−ビニルイソプレントリブロック共重合体(c)は、ジエン系ゴム(a)100重量部に対して、5〜35重量部配合されてなる。好ましくは10〜30重量部、より好ましくは10〜28重量部、さらに好ましくは14〜28重量部、さらに好ましくは14〜25重量部、とくに好ましくは16〜25重量部である。ポリスチレン−ビニルイソプレントリブロック共重合体(c)の配合量が5重量部より少ないと、摩耗および転がり抵抗ともに顕著な改善が見られない。また、ポリスチレン−ビニルイソプレントリブロック共重合体の配合量が35重量部をこえると、熱可塑性エラストマーとしての特性が出て、配合ゴムクリープが過大となる。また、加硫ゴム圧縮セットが大きくなり、トレッド部に使用した場合にパターンつぶれなどが発生する。

0025

また、本発明のゴム組成物は、さらに(d)多価アルコールの脂肪酸エステルを含有することが好ましい。

0026

多価アルコールの脂肪酸エステル(d)としては、とくに限定されず、たとえば、旭電化工業(株)製の商品名アデカプルーバシリーズ(N−33、N−55、N−80、H−150、H−333、H−423、H−450)、三新化学工業(株)製の商品名サンエイドPA−FEなどがあげられる。なかでも、サンエイドPA−FEが、多価アルコールとしてポリペンタエリスリトールを使用しているため、分子量が非常に大きく、各種ポリマーと相溶性がよい点で、好ましい。

0027

多価アルコールの脂肪酸エステル(d)は、ジエン系ゴム(a)100重量部に対して、1〜6重量部配合されることが好ましく、とくに好ましくは1〜5重量部である。多価アルコールの脂肪酸エステル(d)の配合量が1重量部より少ないと、低発熱化の改善効果が不充分となる傾向がある。また、多価アルコールの脂肪酸エステルの配合量が6重量部をこえると、配合ゴムに気泡が残り、試料作製ができない傾向がある。なかでも、本発明のゴム組成物は、ジエン系ゴム(a)100重量部に対して、補強剤(b)、ポリスチレン−ビニルイソプレントリブロック共重合体(c)14〜28重量部および多価アルコールの脂肪酸エステル(d)1〜6重量部を含有することが好ましい。

0028

従来、自動車ビードおよびその周辺部に用いるゴム組成物として、ポリスチレン−ビニルイソプレントリブロック共重合体を配合したゴム組成物が知られているが、本発明のように低転がり抵抗化を目的としてトレッドに使用するものではなく、そのためシリカを配合していない。

0029

本発明のゴム組成物は、シリカおよび前記ポリスチレン−ビニルイソプレントリブロック共重合体を所定の範囲で配合することにより、耐摩耗性を向上させると同時に、転がり抵抗を低減することができたものである。

0030

本発明のゴム組成物には、前記シリカと併用してシランカップリング剤を配合することができる。

0031

シランカップリング剤としては、たとえば、ビス(3−トリエトキシシリルプロピルテトラスルフイド、ビス(トリエトキシシリルプロピル)ジスルフイド、トリエトキシシリルプロピルイソシアネートビニルトリエトキシシランビニルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−(ポリエチレンアミノ)−プロピルトリメトキシシラン、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N’−ビニルベンジル−N−トリメトキシシリルプロピルエチレンジアミン塩などがあげられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらのうちでは、カップリング剤添加効果コストの両立の点から、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフイドなどが好ましい。

0032

シランカップリング剤は、前記シリカの配合量の3〜20重量%を配合することが好ましい。シランカップリング剤の配合量が3重量%未満であるとシリカとのカップリング量が少なくなり、練ゴムの粘度低下が不足し、加工が困難となる傾向があり、20重量%をこえるとカップリング剤が高価格であり、経済的にみて使用できなくなる。

0033

本発明のゴム組成物には、ジエン系ゴム(a)、補強剤(b)、ポリスチレン−ビニルイソプレントリブロック共重合体(c)、多価アルコールの脂肪酸エステル(d)、シランカップリング剤のほかに、通常ゴム組成物として使用される配合剤、たとえば、ワックス老化防止剤ステアリン酸酸化亜鉛、伸展油、加硫剤加硫促進剤などを適宜配合することができる。

0034

本発明のゴム組成物は、ジエン系ゴム(a)、補強剤(b)、ポリスチレン−ビニルイソプレントリブロック共重合体(c)、多価アルコールの脂肪酸エステル(d)および必要に応じてそのほかの配合剤を、通常の加工装置、たとえば、ロールバンバリーミキサーニーダーなどを用いて混練りすることにより得られる。

0035

このようにして得られた本発明のゴム組成物は、たとえば、タイヤトレッドに使用すると、耐摩耗性を向上させると同時に低発熱化を両立できるタイヤが得られる。また、2層トレッドゴム構造の下層部分に使用した場合、タイヤの寿命末期まで、良好な耐摩耗性を維持することができる。

0036

【実施例】
つぎに、実施例および比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。

0037

実施例1〜9および比較例1〜5
以下の各原料を用いた。
NR:RSS#3
SBR:住友化学工業(株)製のSBR1502
シリカ:日本シリカ(株)製のニプシルVN3
カーボンブラックISAF:三菱化学(株)製のN220
シランカップリング剤:デグサ製のSi69
ワックス:大内新興化学工業(株)製のサンノック
老化防止剤6C:大内新興化学工業(株)製のノクラック6C
ステアリン酸:日本油脂(株)製のステアリン酸
酸化亜鉛:東邦亜鉛(株)製の亜鉛華
芳香族伸展油:出光興産(株)製のAH−16
ポリスチレン−ビニルイソプレントリブロック共重合体:
(株)クラレ製のハイブラー5125(VS−3)(スチレンユニット含有量:20%、tanδピーク温度:−3℃、ガラス転移温度Tg:−17℃、溶液粘度(30重量%トルエン溶液、30℃):710cPs)
多価アルコールの脂肪酸エステル:三新化学工業(株)製のサンエイドPA−FE(ポリペンタエリスリトールステアリン酸ハーフエステル酸価:2以下、軟化点:55℃以上、みかけ比重:1.92ml/g)
硫黄:鶴見化学工業(株)製の粉末硫黄
加硫促進剤NS:大内新興化学工業(株)製のノクセラーNS
加硫促進剤DPG:大内新興化学工業(株)製のノクセラーD

0038

加工方法
表1の配合割合にしたがい、硫黄および加硫促進剤以外の成分をバンバリーインターナルミキサーを用いて160℃で3.5分間混合し、得られたマスターバッチに硫黄および加硫促進剤をオープンロール上で添加し、80〜90℃で3分間混練りしてゴム組成物を得た。ついで、得られたゴム組成物を、170℃で15分間加硫した。

0039

得られた加硫したゴム組成物を使用して、以下に示す各特性の評価試験を行なった。

0040

(耐摩耗性)
(株)岩本製作所製のランボーン摩耗試験機により、表面回転速度50m/分、負荷荷重2.5kgf、落砂量16.0g/分、スリップ率40%の条件で、加硫した各ゴム組成物の摩耗減量を測定した。この測定値逆数を求め、比較例1を基準値(100)とした指数で示した。この指数値が大きいほど耐摩耗性が優れている。

0041

損失正接
試験片は厚さ2mm、幅5mmのスラブシートを用い、試料挟み間距離2cmとして、初期伸張率10%とした。(株)岩本製作所製の粘弾性スペクトロメーターを使用し、引張り動歪2%、周波数10Hz、70℃の条件で損失正接(tanδ)を測定し、比較例1を基準値(100)とした指数で示した。この指数が小さいほど転がり抵抗が低く、低燃費である。

0042

クリープ量
上島製作所製のフレクソメータにより静荷重25kgf、動荷重60kgf、試験周波数20Hz、試験開始温度35℃の条件で、加硫したゴム組成物の25分後のクリープ量を測定した。試験片の測定開始時の高さに対して25分後の高さを測定し、低くなった高さを元の試験片の高さで割った量を%で表示した。数値が大きい方が、クリープ量が大きい。
試験片寸法:直径30mm、高さ25.4mmの円柱

0043

結果を表1に示す。

0044

表1において、ポリスチレン−ビニルイソプレントリブロック共重合体を特定量配合した実施例1〜9では、ポリスチレン−ビニルイソプレントリブロック共重合体を配合しなかった比較例1と比べて、耐摩耗性が向上し、転がり抵抗(tanδ)は低減した。 なかでも、さらに多価アルコールの脂肪酸エステルを特定量配合した実施例2、3、5〜7および9では、転がり抵抗(tanδ)がさらに低下するとともに、耐摩耗性は、比較例1に比べて良好な結果となった。

0045

一方、多価アルコールの脂肪酸エステルのみ配合した比較例2〜4では、低転がり抵抗化は実現できたが、耐摩耗性が低下した。

0046

また、ポリスチレン−ビニルイソプレントリブロック共重合体を35重量部をこえて配合した比較例5では、クリープ量が高く、パターンつぶれの発生などが懸念され、実用化できない。

発明を実施するための最良の形態

0047

【表1】

発明の効果

0048

本発明のゴム組成物をタイヤのトレッドゴムに採用した場合、耐摩耗性を向上させると同時に低転がり抵抗化を両立できる。

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