JP2013177520A - 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 - Google Patents

Abstract

【課題】硬度を維持したまま、低発熱性を改善でき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。
【解決手段】ジエン系ゴム１００質量部に対し、シリカを５〜１００質量部、トリアリルイソシアヌレートを０．５〜１０質量部および１２−ヒドロキシステアリン酸のような炭素数８以上のヒドロキシ酸を０．５〜１０質量部配合してなることを特徴とするタイヤ用ゴム組成物と、該タイヤ用ゴム組成物をとくにキャップトレッドに使用した空気入りタイヤ。
【選択図】なし

Description

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、硬度を維持したまま、低発熱性を改善でき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。

空気入りタイヤは各種性能が要求されているが、とくに操縦安定性と燃費性能とを高い次元でバランスさせることが望まれている。一般的に、操縦安定性を向上させるためにはタイヤトレッドの高硬度化が効果的である。高硬度化を達成するため、例えばゴム組成物にポリプロピレンのような樹脂を配合する技術が知られている。しかしこのような手法では、発熱性が悪化し、燃費性能に悪影響を及ぼすという問題点がある。このように、操縦安定性と燃費性能を共に向上させることは、相反する特性を共に改善するということであり、従来技術でも種々検討されているが（例えば特許文献１〜２参照）、その課題の解決には一般的に困難性を伴う。

国際公開ＷＯ２００６／０２８２５４号パンフレット 特開２０１０−１９６００４号公報

本発明の目的は、硬度を維持したまま、低発熱性を改善でき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。

本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、ジエン系ゴムに、特定量のシリカ、特定量のトリアリルイソシアヌレート、特定量の特定のヒドロキシ酸を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とおりである。

１．ジエン系ゴム１００質量部に対し、シリカを５〜１００質量部、トリアリルイソシアヌレートを０．５〜１０質量部および炭素数８以上のヒドロキシ酸を０．５〜１０質量部配合してなることを特徴とするタイヤ用ゴム組成物。
２．ジエン系ゴム１００質量部に対し、シランカップリング剤をさらに０．５〜１０質量部配合してな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．前記炭素数８以上のヒドロキシ酸が、１２−ヒドロキシステアリン酸であることを特徴とする前記１または２に記載のタイヤ用ゴム組成物。
４．前記１２−ヒドロキシステアリン酸の配合量が、前記トリアリルイソシアヌレート１モルに対し、２〜４モル倍量であることを特徴とする前記３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キャップトレッドに使用した空気入りタイヤ。

本発明によれば、ジエン系ゴムに、特定量のシリカ、特定量のトリアリルイソシアヌレート、特定量の特定のヒドロキシ酸を配合したので、硬度を維持したまま低発熱性を改善でき、すなわち操縦安定性および低燃費性をともに達成でき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ができる。

以下、本発明をさらに詳細に説明する。
（ジエン系ゴム）
本発明で使用されるジエン系ゴムは、タイヤ用ゴム組成物に配合することができる任意のゴムを用いることができ、例えば、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、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）等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。また、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。本発明ではその効果の観点からＳＢＲが好ましい。

（シリカ）
本発明で使用されるシリカとしては、乾式シリカ、湿式シリカ、コロイダルシリカおよび沈降シリカなど、従来からタイヤ用ゴム組成物において使用することが知られている任意のシリカを単独でまたは２種以上組み合わせて使用できる。
なお本発明では、本発明の効果がさらに向上するという観点から、シリカの窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）は、５０〜４００ｍ^２／ｇであるのが好ましい。なお、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）はＪＩＳ Ｋ６２１７−２に準拠して求めた値である。

（トリアリルイソシアヌレート）
本発明で使用するトリアリルイソシアヌレートは、ジエン系ゴムと架橋反応してゴムの強度を高めるとともに、後述の特定ヒドロキシ酸と相互作用し、シリカの分散性を高める作用を有する。

（炭素数８以上のヒドロキシ酸）
本発明で使用される炭素数８以上のヒドロキシ酸（以下、特定ヒドロキシ酸と言う）は、分子内にアルコール性水酸基を少なくとも１個含む炭素数８以上のカルボン酸である。特定ヒドロキシ酸は、分子内に該水酸基を２〜３個含むものが好ましく、炭素数は８〜２４が好ましく、８〜１８がさらに好ましい。特定ヒドロキシ酸は、カルボキシル基がシリカと相互作用し、水酸基がトリアリルイソシアヌレートのケト基と水素結合し、結果としてゴム中へのシリカの分散性を高める効果を奏する。なお、特定ヒドロキシ酸の炭素数が８未満であるとゴム中への分散性が悪化する。
特定ヒドロキシ酸としては、例えば炭素数８以上の有機酸の任意の位置に水酸基が置換した化合物が挙げられる。該有機酸としては、例えばデカン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸等が挙げられる。なお、該有機酸は直鎖構造以外にも、分岐鎖構造を有していてもよく、また、多塩基酸であることもできる。中でも、硬度および低発熱性の改善の観点から、１２−ヒドロキシステアリン酸を使用するのが好ましい。

（シランカップリング剤）
本発明では、硬度および低発熱性の改善の観点から、シランカップリング剤を使用するのが好ましい。シランカップリング剤としては、シリカ配合のゴム組成物に使用可能なものであればよいが、中でも硫黄含有シランカップリング剤が好ましい。具体的には、ビス−（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラサルファイド、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）ジサルファイド、３−トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾールテトラサルファイド、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、３−オクタノイルチオプロピルトリエトキシシラン等を例示することができる。

（充填剤）
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、各種充填剤を配合することができる。充填剤としてはとくに制限されず、用途により適宜選択すればよいが、例えばカーボンブラック、無機充填剤等が挙げられる。無機充填剤としては、例えばクレー、タルク、炭酸カルシウム等を挙げることができる。

（タイヤ用ゴム組成物の配合割合）
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、シリカを５〜１００質量部、トリアリルイソシアヌレートを０．５〜１０質量部および炭素数８以上のヒドロキシ酸を０．５〜１０質量部配合してなることを特徴とする。
シリカが５質量部未満であると、充分な補強性が得られない。逆に１００質量部を超えると、加工性が悪化する。
トリアリルイソシアヌレートが０．５質量部未満であると、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１０質量部を超えると、ゴム強度が悪化する。
特定ヒドロキシ酸が０．１質量部未満であると、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１０質量部を超えると硬度が低下する。
シランカップリング剤を使用する場合、その配合量はジエン系ゴム１００質量部に対し、０．５〜１０質量部であるのが好ましい。０．５質量部未満では配合量が少な過ぎてシランカップリング剤の添加に基づく効果を発揮することができない。逆に１０質量部を超えると、余分なシランカップリング剤同士の縮合を引き起こし、物性及び加工性が悪化し、好ましくない。

シリカのさらに好ましい配合量は、ジエン系ゴム１００質量部に対し、３０〜８０質量部である。
トリアリルイソシアヌレートのさらに好ましい配合量は、ジエン系ゴム１００質量部に対し、２．０〜３．０質量部である。
特定ヒドロキシ酸のさらに好ましい配合量は、ジエン系ゴム１００質量部に対し、４．０〜８．０質量部である。
シランカップリング剤のさらに好ましい配合量は、ジエン系ゴム１００質量部に対し、１．０〜８．０質量部である。

なお、特定ヒドロキシ酸として１２−ヒドロキシステアリン酸を使用する場合、１２−ヒドロキシステアリン酸の配合量は、トリアリルイソシアヌレート１モルに対し、２〜４モル倍量であることが好ましい。１２−ヒドロキシステアリン酸の配合量がトリアリルイソシアヌレート１モルに対し２モル倍量以上であることにより、トリアリルイソシアヌレートとの相互作用効果がさらに発揮され、シリカの分散性を高めることができる。また４モル倍量以下であることにより、過剰な１２−ヒドロキシステアリン酸による硬度の低下を防止することができる。

本発明に係るタイヤ用ゴム組成物には、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、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。また本発明のタイヤ用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使用することができる。
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、とくにトレッド（とくにキャップトレッド）に有用である。

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。

実施例１〜２および比較例１〜５
サンプルの調製
表１に示す配合（質量部）において、加硫促進剤と硫黄を除く成分を１．７リットルの密閉式バンバリーミキサーで５分間混練した後、ミキサー外に放出させて室温冷却した。続いて、該組成物に加硫促進剤および硫黄を加えてオープンロールにて混練し、タイヤ用ゴム組成物を得た。次に得られたタイヤ用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。

硬度（２０℃）：ＪＩＳ Ｋ６２５３に基づき、２０℃にて測定した。結果は、比較例１の値を１００として指数で示した。指数が大きいほど硬度が高く、操縦安定性に優れることを示す。
発熱性：岩本製作所製の粘弾性スペクトロメーターを用いて、伸張変形歪率１０±２％、振動数２０Ｈｚ、温度６０℃の条件下でｔａｎδ（６０℃）を測定した。結果は、比較例１を１００として指数で示した。指数が低いほど、低発熱性であり、燃費性能に優れることを示す。
結果を表１に併せて示す。

＊１：ＳＢＲ（日本ゼオン（株）製Ｎｉｐｏｌ １５０２、乳化重合ＳＢＲ）
＊２：トリアリルイソシアヌレート（日本化成（株）製ＴＡＩＣ）
＊３：１２−ヒドロキシステアリン酸（伊藤製油（株）製）
＊４：シリカ（東ソー・シリカ（株）製ニップシールＡＱ）
＊５：カーボンブラック（キャボットジャパン（株）製ショウブラックＮ３３９Ｍ）
＊６：酸化亜鉛（正同化学工業（株）製酸化亜鉛３種）
＊７：ステアリン酸（日油(株)製）
＊８：老化防止剤（住友化学（株）製アンチゲン６Ｃ）
＊９：シランカップリング剤（エボニックデグッサジャパン（株）製Ｓｉ６９）
＊１０：オイル（昭和シェル石油（株）製エクストラクト４号Ｓ）
＊１１：硫黄（軽井沢精錬所（株）製油処理硫黄）
＊１２：加硫促進剤−１（三新化学工業（株）製サンセラーＣＭ−ＰＯ）
＊１３：加硫促進剤−２（三新化学工業（株）製サンセラーＤ−Ｇ）

上記の表から明らかなように、実施例１〜２で調製されたタイヤ用ゴム組成物は、ジエン系ゴムに、特定量のシリカ、特定量のトリアリルイソシアヌレート、特定量の特定ヒドロキシ酸を配合したので、従来の代表的な比較例１に比べて、硬度を維持したまま、低発熱性を改善できることが分かる。
これに対し、比較例２は、トリアリルイソシアヌートを配合しているものの、特定ヒドロキシ酸を配合していないので、発熱性が悪化している。
比較例３は、特定ヒドロキシ酸を配合しているものの、トリアリルイソシアヌートを配合していないので、硬度が低下した。
比較例４は、特定ヒドロキシ酸の配合量が本発明で規定する上限を超えているので、硬度が低下した。
比較例５は、１２−ヒドロキシステアリン酸を配合せず、ステアリン酸の配合量を増加させただけであるので、硬度が低下した。

Claims (5)

1. ジエン系ゴム１００質量部に対し、シリカを５〜１００質量部、トリアリルイソシアヌレートを０．５〜１０質量部および炭素数８以上のヒドロキシ酸を０．５〜１０質量部配合してなることを特徴とするタイヤ用ゴム組成物。
2. ジエン系ゴム１００質量部に対し、シランカップリング剤をさらに０．５〜１０質量部配合してな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。
3. 前記炭素数８以上のヒドロキシ酸が、１２−ヒドロキシステアリン酸であることを特徴とする請求項１または２に記載のタイヤ用ゴム組成物。
4. 前記１２−ヒドロキシステアリン酸の配合量が、前記トリアリルイソシアヌレート１モルに対し、２〜４モル倍量であることを特徴とする請求項３に記載のタイヤ用ゴム組成物。
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キャップトレッドに使用した空気入りタイヤ。