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技術 タイヤ用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤ

出願人 横浜ゴム株式会社
発明者 赤堀弥生中川隆太郎
出願日 2019年3月18日 (1年9ヶ月経過) 出願番号 2019-049392
公開日 2020年9月24日 (3ヶ月経過) 公開番号 2020-152744
状態 未査定
技術分野 高分子組成物 タイヤ一般
主要キーワード チタニウム製 ウィスカ状 効果向上 SBR 初期歪み サンプル片 加硫系配合剤 合成イソプレンゴム
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この項目の情報は公開日時点(2020年9月24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

近年、地球環境を保護する観点から、空気入りタイヤには高い強度を維持しながら燃費を向上させる性能が望まれている。燃費を改善するためには、走行時の発熱を抑制可能なゴム組成物を用いて空気入りタイヤを製作すればよいが、そのためにゴム組成物に配合するカーボンブラック粒子径を大きくしたり、配合量を減らしたり、加硫系配合剤を増加したりすると、発熱は抑制されるがゴム組成物の硬さや破断伸びが悪化するという問題があった。

解決手段

スチレンブタジエン共重合体ゴムを30質量部以上含むジエン系ゴム100質量部に対し、シリカを20質量部以上配合し、かつ平均径が1μm未満である塩基性硫酸マグネシウム無機繊維を前記シリカに対し10〜40質量%配合してなるタイヤ用ゴム組成物によって上記課題を解決した。

概要

背景

近年、地球環境を保護する観点から、空気入りタイヤにも環境への配慮が求められ、具体的には高い強度を維持しながら燃費を向上させる性能が望まれている。燃費を改善するためには、走行時の発熱を抑制可能なゴム組成物を用いて空気入りタイヤを製作すればよく、特に、走行時に路面に接するキャップトレッドや走行時の繰り返し変形が大きいサイドウォールの発熱を低減することにより、燃費を改善することができると考えられる。

しかし、発熱を抑えるために、ゴム組成物に配合するカーボンブラック粒子径を大きくしたり、配合量を減らしたり、加硫系配合剤を増加したりすると、発熱は抑制されるがゴム組成物の破断伸びが悪化するという問題があった。また、無機充填剤を配合すると発熱が抑制される反面、破断伸びが悪化するという問題があった(例えば、特許文献1参照)。

概要

近年、地球環境を保護する観点から、空気入りタイヤには高い強度を維持しながら燃費を向上させる性能が望まれている。燃費を改善するためには、走行時の発熱を抑制可能なゴム組成物を用いて空気入りタイヤを製作すればよいが、そのためにゴム組成物に配合するカーボンブラックの粒子径を大きくしたり、配合量を減らしたり、加硫系配合剤を増加したりすると、発熱は抑制されるがゴム組成物の硬さや破断伸びが悪化するという問題があった。スチレンブタジエン共重合体ゴムを30質量部以上含むジエン系ゴム100質量部に対し、シリカを20質量部以上配合し、かつ平均径が1μm未満である塩基性硫酸マグネシウム無機繊維を前記シリカに対し10〜40質量%配合してなるタイヤ用ゴム組成物によって上記課題を解決した。なし

目的

近年、地球環境を保護する観点から、空気入りタイヤにも環境への配慮が求められ、具体的には高い強度を維持しながら燃費を向上させる性能が望まれている

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

スチレンブタジエン共重合体ゴムを30質量部以上含むジエン系ゴム100質量部に対し、シリカを20質量部以上配合し、かつ平均径が1μm未満である塩基性硫酸マグネシウム無機繊維を前記シリカに対し10〜40質量%配合してなることを特徴とするタイヤ用ゴム組成物

請求項2

前記塩基性硫酸マグネシウム無機繊維のアスペクト比が、5以上であることを特徴とする請求項1に記載のタイヤ用ゴム組成物。

請求項3

前記塩基性硫酸マグネシウム無機繊維の平均径が0.5μm以上1μm未満であり、かつ平均長さが5μm〜50μmであることを特徴とする請求項2に記載のタイヤ用ゴム組成物。

請求項4

前記塩基性硫酸マグネシウム無機繊維の、0℃の水に対する溶解度が、0.05g/l以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。

請求項5

請求項1〜4のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物をトレッドに使用した空気入りタイヤ

技術分野

0001

本発明は、タイヤ用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤに関するものであり、詳しくは、破断強度を維持しつつ、発熱性を向上させ得るタイヤ用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤに関するものである。

背景技術

0002

近年、地球環境を保護する観点から、空気入りタイヤにも環境への配慮が求められ、具体的には高い強度を維持しながら燃費を向上させる性能が望まれている。燃費を改善するためには、走行時の発熱を抑制可能なゴム組成物を用いて空気入りタイヤを製作すればよく、特に、走行時に路面に接するキャップトレッドや走行時の繰り返し変形が大きいサイドウォールの発熱を低減することにより、燃費を改善することができると考えられる。

0003

しかし、発熱を抑えるために、ゴム組成物に配合するカーボンブラック粒子径を大きくしたり、配合量を減らしたり、加硫系配合剤を増加したりすると、発熱は抑制されるがゴム組成物の破断伸びが悪化するという問題があった。また、無機充填剤を配合すると発熱が抑制される反面、破断伸びが悪化するという問題があった(例えば、特許文献1参照)。

先行技術

0004

特開平10−87895号公報

発明が解決しようとする課題

0005

したがって本発明の目的は、破断強度を維持しつつ、発熱性を向上させ得るタイヤ用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤを提供することにある。

課題を解決するための手段

0006

本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、特定の組成を有するジエン系ゴムに対し、シリカおよび特定形状塩基性硫酸マグネシウム無機繊維特定量でもって配合することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成することができた。
すなわち本発明は以下の通りである。

0007

1.スチレンブタジエン共重合体ゴムを30質量部以上含むジエン系ゴム100質量部に対し、
シリカを20質量部以上配合し、かつ
平均径が1μm未満である塩基性硫酸マグネシウム無機繊維を前記シリカに対し10〜40質量%配合してなる
ことを特徴とするタイヤ用ゴム組成物。
2.前記塩基性硫酸マグネシウム無機繊維のアスペクト比が、5以上であることを特徴とする前記1に記載のタイヤ用ゴム組成物。
3.前記塩基性硫酸マグネシウム無機繊維の平均径が0.5μm以上1μm未満であり、かつ平均長さが5μm〜50μmであることを特徴とする前記2に記載のタイヤ用ゴム組成物。
4.前記塩基性硫酸マグネシウム無機繊維の、0℃の水に対する溶解度が、0.05g/l以下であることを特徴とする前記1〜3のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
5.前記1〜4のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物をトレッドに使用した空気入りタイヤ。

発明の効果

0008

本発明のタイヤ用ゴム組成物は、スチレン−ブタジエン共重合体ゴムを30質量部以上含むジエン系ゴム100質量部に対し、シリカを20質量部以上配合し、かつ平均径が1μm未満である塩基性硫酸マグネシウム無機繊維を前記シリカに対し10〜40質量%配合してなることを特徴としているので、破断強度を維持しつつ、発熱性を向上させることができる。
また、本発明のゴム組成物をトレッドに用いた空気入りタイヤは、優れた発熱性を有し、また十分な破断強度も維持できることから、耐摩耗性にも優れる。

0009

以下、本発明をさらに詳細に説明する。

0010

(ジエン系ゴム)
本発明で使用されるジエン系ゴムは、転がり抵抗性向上の観点から、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム(SBR)を含み、該ジエン系ゴムの全体を100質量部としたときに、SBRが30質量部以上を占めることが必要である。なお、SBRはジエン系ゴム100質量部中、50質量部以上であることが好ましい。

0011

なおSBR以外にも、必要に応じてゴム組成物に配合することができる任意のジエン系ゴムを用いることができ、例えば、天然ゴム(NR)、ポリブタジエンゴム(BR)、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ターポリマー(EPDM)等を配合してもよい。本発明で使用されるジエン系ゴムにおいて、その分子量やミクロ構造はとくに制限されず、アミンアミドシリルアルコキシシリルカルボキシルヒドロキシル基等で末端変性されていても、エポキシ化されていてもよい。
なお、合成イソプレンゴム(IR)は、本発明でいうNRに含まれるものとする。

0012

(シリカ)
本発明で使用するシリカは特に限定されず、例えばタイヤ用途でゴム組成物に配合されている従来公知の任意のシリカを用いることができる。
シリカの具体例としては、湿式シリカ乾式シリカヒュームドシリカ等が挙げられる。シリカは、1種のシリカを単独で用いても、2種以上のシリカを併用してもよい。
なお、本発明の効果向上の観点から、シリカのCTAB比表面積は、100〜300m2/gであることが好ましく、150〜250m2/gであることがさらに好ましい。なおシリカのCTAB比表面積は、ISO5794/1に準拠して測定される。

0013

(塩基性硫酸マグネシウム無機繊維)
本発明で使用される塩基性硫酸マグネシウム無機繊維は、例えば、海水から製造した水酸化マグネシウム硫酸マグネシウムとを原料として、水熱合成で得ることができ、公知である。

0014

塩基性硫酸マグネシウムは、次の構造を有することができる。
MgSO4・5Mg(OH)2・3H2O

0015

本発明で使用される塩基性硫酸マグネシウム無機繊維は、平均径が1μm未満であることが必要である。該平均径が1μm以上であると、発熱性を改善することができない。該平均径は、0.5μm以上1μm未満であるのが好ましい。
また本発明で使用される塩基性硫酸マグネシウム無機繊維は、本発明の効果向上の観点から、アスペクト比(平均長さ/平均径)が5以上であるウィスカ状であることが好ましい。さらに好ましい該アスペクト比は、8〜90である。このアスペクト比を有する形態においても、塩基性硫酸マグネシウム無機繊維の平均径は、0.5μm以上1μm未満が好ましい。また平均長さは、5μm〜50μmであることが好ましく、7μm〜35μmがさらに好ましい。
なお、塩基性硫酸マグネシウム無機繊維の平均径と平均長さは、走査型電子顕微鏡(SEM)による拡大画像から測定した100個の粒子長径短径のそれぞれの平均値から算出することができる。

0016

本発明で使用される塩基性硫酸マグネシウム無機繊維は、ポリマーとの相互作用が良好になるということから、低発熱性を提供できるものであると推測される。
この観点から、本発明で使用される塩基性硫酸マグネシウム無機繊維は、水に難溶性であることが好ましい。具体的には、本発明で使用される塩基性硫酸マグネシウム無機繊維は、0℃の水に対する溶解度が、0.05g/l以下であることが好ましく、0.04g/l以下であることがさらに好ましい。

0017

本発明で使用される塩基性硫酸マグネシウム無機繊維は、公知の方法にしたがい合成してもよいが、宇部マテリアルズ株式会社からモスハイジシリーズとして商業的に入手可能である。

0018

(ゴム組成物の配合割合
本発明のゴム組成物は、ジエン系ゴム100質量部に対し、シリカを20質量部以上配合し、かつ平均径が1μm未満である塩基性硫酸マグネシウム無機繊維を前記シリカに対し10〜40質量%配合してなることを特徴とする。

0019

前記シリカの前記配合量が20質量部未満であると、発熱性が悪化する。
前記塩基性硫酸マグネシウム無機繊維の前記配合量が前記シリカに対し10質量%未満であると、配合量が少な過ぎて本発明の効果を奏することができない。逆に40質量%を超えると発熱性および破断強度が悪化する。

0020

前記シリカの配合量は、前記ジエン系ゴムに対し、30〜150質量部が好ましく、50〜130質量部がさらに好ましい。
前記塩基性硫酸マグネシウム無機繊維の配合量は、前記シリカに対し12〜35質量%が好ましい。

0021

(その他成分)
本発明におけるゴム組成物には、前記した成分に加えて、加硫又は架橋剤、加硫又は架橋促進剤シランカップリング剤、カーボンブラック、酸化亜鉛クレータルク炭酸カルシウムのような各種充填剤老化防止剤可塑剤などのゴム組成物に一般的に配合されてい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も、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。

0022

また本発明のゴム組成物は従来の空気入りタイヤの製造方法に従って空気入りタイヤを製造するのに適しており、空気入りタイヤのトレッド、とくにキャップトレッドに適用するのがよい。

0023

以下、本発明を実施例および比較例によりさらに説明するが、本発明は下記例に制限されるものではない。

0024

実施例1〜3および比較例1〜4
サンプルの調製
表1に示す配合(質量部)において、加硫促進剤硫黄を除く成分を1.7リットル密閉式バンバリーミキサーで5分間混練した後、混練物ミキサー外に放出させて室温冷却させた。その後、同バンバリーミキサーにおいて加硫促進剤および硫黄を加えてさらに混練し、ゴム組成物を得た。次に得られたゴム組成物を所定の金型中で160℃、20分間プレス加硫して加硫ゴム試験片を得、以下に示す試験法で加硫ゴム試験片の物性を測定した。

0025

発熱性:JIS K6394に準拠して、(株)東洋精機製作所製の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60℃におけるtanδを測定した。結果は比較例1の値を100として指数で示した。この値が低いほど低発熱性であることを示す。
破断強度:JIS K6251に準拠して、上記加硫ゴム試験片から3号ダンベル状サンプル片打ち抜き、500mm/分の引張速度にて引張試験を行い、破断伸び(%)を測定した。結果は比較例1の値を100として指数表示した。この指数が大きいほど破断強度に優れることを示す。
結果を表1に併せて示す。

0026

0027

*1:SBR(日本ゼオン(株)製Nipol 1502)
*2:BR(日本ゼオン(株)製Nipol BR1220)
*3:シリカ(ローディア社製Zeosil 1165MP、CTAB比表面積=159m2/g)
*4:塩基性硫酸マグネシウム無機繊維(宇部マテリアルズ株式会社製モスハイジ、0.4μm〜1.5μmの径の繊維を含む。平均径=0.9μm、平均長さ=20μm、アスペクト比=22、0℃の水に対する溶解度=0.03g/l)
*5:水溶性硫酸マグネシウム無機繊維(富士フイルム和光純薬(株)製商品名硫酸マグネシウム、アスペクト比=3、0℃の水に対する溶解度=25.5g/100ml、粉末
*6:シランカップリング剤(Evonik Degussa社製Si69)
*7:酸化亜鉛(正同化学工業(株)製酸化亜鉛3種)
*8:ステアリン酸(日油(株)製ビーズステアリン酸)
*9:硫黄(鶴見化学工業(株)製金華印油入微粉硫黄)
*10:加硫促進剤DPG(大内新興化学工業(株)製ノクセラーD)
*11:加硫促進剤DZ(大内新興化学工業(株)製DZ)
*12:無機繊維(東邦チタニウム製商品チタン酸カリウム繊維、種類=ガラス繊維、平均径=0.2〜0.6μm、平均長さ=10〜20μm、アスペクト比=30、0℃の水に対する溶解度=0g/l)

実施例

0028

表1の結果から、実施例のゴム組成物は、スチレン−ブタジエン共重合体ゴムを30質量部以上含むジエン系ゴム100質量部に対し、無機充填剤を20質量部以上配合し、かつ平均径が1μm未満である塩基性硫酸マグネシウム無機繊維を0.5質量部以上配合してなるので、比較例1と比べると、破断強度を維持しつつ、発熱性が向上している(低発熱性を示している)ことが分かる。
比較例2は、平均径が1μm未満である塩基性硫酸マグネシウム無機繊維以外の水溶性硫酸マグネシウム無機繊維を使用した例であるので、比較例1と比べると破断強度および発熱性が悪化した。
比較例3は、塩基性硫酸マグネシウム無機繊維の配合量が本発明の上限を超えた例であるので、比較例1と比べると破断強度および発熱性が悪化した。
比較例4は、塩基性硫酸マグネシウム無機繊維以外の無機繊維を使用した例であるので、比較例1と比べると破断強度が悪化した。

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