(57)【要約】【課題】空気入りタイヤには、環境面から燃費を向上させる性能が望まれている。燃費を改善するには、走行時の発熱を抑制するのが有効である。一方、タイヤ用ゴム組成物は、操縦安定性の向上を目的として、硬度およびモジュラスを高めることが求められている。その目的のために、タイヤ用ゴム組成物におけるフィラーや硫黄の増量がしばしば行なわれている。しかしながら従来技術では、低発熱性および操縦安定性について、近年益々厳しくなる市場の要求を満足させることはできなかった。【解決手段】ジエン系ゴム１００質量部に対し、好適には平均繊維径２０μｍ以下かつ平均繊維長５０μｍ〜１０００μｍの炭化綿を１〜３０質量部配合してなることを特徴とするゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤによって上記課題を解決した。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジエン系ゴム１００質量部に対し、炭化綿を１〜３０質量部配合してなることを特徴とするゴム組成物。
【請求項２】
前記炭化綿の平均繊維径が２０μｍ以下であり、かつ平均繊維長が５０μｍ〜１０００μｍであることを特徴とする請求項１に記載のゴム組成物。
【請求項３】
請求項１または２に記載のゴム組成物を使用した空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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、発熱性を維持しながら、硬度およびモジュラスを高めた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。燃費を改善するには、走行時の発熱を抑制するのが有効である。
一方、タイヤ用ゴム組成物は、操縦安定性の向上を目的として、硬度およびモジュラスを高めることが求められている。その目的のために、タイヤ用ゴム組成物におけるフィラーや硫黄の増量がしばしば行なわれている。
しかしながら従来技術では、低発熱性および操縦安定性について、近年益々厳しくなる市場の要求を満足させることはできなかった。
【０００３】
なお、従来技術において、ジエン系ゴムにセルロース粒子を添加したタイヤ用ゴム組成物が幾つか提案されている（例えば特許文献１〜３参照）。
しかし、セルロース粒子はゴムとの親和性に劣り、ゴム中に均一に分散することができず、所望の性能を発揮することが困難であるという問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１２１１０号公報
【特許文献２】国際公開ＷＯ２０１０／０５０５８７号パンフレット
【特許文献３】特開２０１０−２１５７２２号公報
【発明の概要】
【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、発熱性を維持しながら、硬度およびモジュラスを高めた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、ジエン系ゴムに特定のサイズの炭化綿を特定量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．ジエン系ゴム１００質量部に対し、炭化綿を１〜３０質量部配合してなることを特徴とするゴム組成物。
２．前記炭化綿の平均繊維径が２０μｍ以下であり、かつ平均繊維長が５０μｍ〜１０００μｍであることを特徴とする前記１に記載のゴム組成物。
３．前記１または２に記載のゴム組成物を使用した空気入りタイヤ。
【発明の効果】
【０００８】
炭化綿は、セルロース粒子に比べ、ゴムとの親和性に優れ、ゴム中に均一に分散することができる。そしてゴム組成物に炭化綿を特定量配合することにより、発熱性を維持したまま、硬度およびモジュラスを高めることができる。
したがって本発明によれば、ジエン系ゴムに炭化綿を特定量配合することにより、発熱性を維持しながら、硬度およびモジュラスを高めた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。
【発明を実施するための形態】
【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、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、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−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、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。
これらの中でも、本発明の効果の点からジエン系ゴムはＮＲ、ＢＲが好ましい。
【００１１】
（炭化綿）
本発明で使用される炭化綿は、公知の方法（例えば特開２００２−２１９３５７号公報）にしたがって炭化綿を調製し、これを好適には下記で規定するサイズに調整することにより得られる。
炭化綿は、木綿を焼成することにより得ることができる。
焼成条件としては、原綿を不活性雰囲気下、例えば窒素雰囲気下、温度４００〜１０００℃、５００〜７５０℃で、時間として５〜２０分の焼成条件が例示される。
焼成した原綿は、公知のグラインダーを使用し粉砕し、例えば平均繊維径を２０μｍ以下、平均繊維長を５０μｍ〜１０００μｍに調整するのが本発明の効果の向上の観点から好ましい。
木綿繊維は、その表面に凹凸を有するとともに中空構造を有するものであるが、炭化綿もその形状を維持することができる。これにより軽量化という効果を発揮する。
さらに炭化綿は、ゴムとの親和性に優れ、ゴム中に均一に分散してゴムを十分に補強し、低転がり抵抗、硬度、モジュラスに効果を発揮する。
なお、上記平均繊維径は、２μｍ〜２０μｍ、平均繊維長は、８０μｍ〜８００μｍであるのがさらに好ましい。また、平均アスペクト比（平均繊維長／平均繊維径）は２．５〜５００であるのが好ましく、４〜４００であるのがさらに好ましい。
また本発明でいう平均繊維径とは、炭化綿の断面形状を同一面積の真円形に換算したときの直径を指す。平均繊維径および平均繊維長は、調製された炭化綿から無作為に複数本（例えば５０本）抽出し、その形状を光学顕微鏡観察した画像から画像解析装置により容易に算出できる。
【００１２】
（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、炭化綿を１〜３０質量部配合してなることを特徴とする。
前記炭化綿の配合量が１質量部未満では、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３０質量部を超えると発熱性が悪化する。
【００１３】
本発明のゴム組成物において、炭化綿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、５〜２０質量部である。
【００１４】
本発明のゴム組成物には、前記した成分に加えて、シリカ、カーボンブラックなどの補強剤、加硫又は架橋剤、加硫又は架橋促進剤、各種オイル、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。
【００１５】
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使用することができる。本発明のゴム組成物は、発熱性を維持しながら、硬度およびモジュラスも向上していることから、とくにタイヤのアンダートレッド、サイドトレッド、リムクッション、カーカスコートゴム、ベルトコートゴム、ビードフィラーに用いるのが好適である。
【実施例】
【００１６】
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。
【００１７】
実施例１〜５および比較例１〜２
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、約１５０℃でミキサー外に放出させて室温冷却した。続いて、該組成物を同バンバリーミキサーに再度入れ、加硫促進剤および硫黄を加えて混練し、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℃で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物性を測定した。
【００１８】
硬度：ＪＩＳ  Ｋ６２５３に準拠して２０℃で測定した。結果は、比較例１または３の値を１００として指数で示した。指数が大きいほど高硬度であることを示す。
１００％モジュラス（Ｍ１００）：ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠して、５００ｍｍ／分の引張速度にて引張試験を行い、室温における１００％伸長時のモジュラスを測定した。結果は、比較例１または３の値を１００として指数で示した。指数が大きいほど高モジュラスであることを示す。
発熱性：（株）東洋精機製作所製、粘弾性スペクトロメーターを用いて、初期歪５％、振幅±１％、周波数２０Ｈｚ、温度６０℃でｔａｎδ（６０℃）測定した。結果は、比較例１または３の値を１００として指数で示した。指数が小さいほど低発熱性であることを示す。なお、該指数が１００以下であれば、発熱性が維持されていると判断できる。
結果を表１に併せて示す。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
＊１：ＮＲ（ＳＴＲ２０）
＊２：ＢＲ（日本ゼオン（株）製Ｎｉｐｏｌ ＢＲ１２２０）
＊３：カーボンブラック（新日化カーボン（株）製ＨＴＣ−Ｇ（ＧＰＦ））
＊４：酸化亜鉛（正同化学工業（株）製酸化亜鉛３種）
＊５：ステアリン酸（日油(株)製ビーズステアリン酸）
＊６：老化防止剤（フレキシス製サントフレックス６ＰＰＤ）
＊７：ワックス（大内新興化学工業（株）製パラフィンワックス）
＊８：オイル（昭和シェル石油（株）製エキストラクト４号Ｓ）
＊９：炭化綿（下記調製方法により調製された炭化綿）
＊１０：硫黄（細井化学工業（株）製油処理硫黄）
＊１１：加硫促進剤（大内新興化学工業（株）製ノクセラーＮＳ−Ｐ）
【００２１】
前記炭化綿の調製方法：原綿を窒素雰囲気下、温度として５５０℃、時間として１０分の焼成条件で焼成し、グラインダーを使用して、平均繊維径を１２μｍ、平均繊維長を１００μｍに調整した。
【００２２】
上記の表から明らかなように、実施例１〜５で調製されたゴム組成物は、ジエン系ゴムに炭化綿を特定量配合したので、従来の代表的な比較例１に比べて、発熱性を維持しながら、硬度およびモジュラスが向上していることが分かる。また、本発明者の解析によれば、ゴム中に炭化綿が良好に分散していることが判明した。
これに対し、比較例２は、炭化綿の配合量が本発明で規定する上限を超えているので、発熱性が悪化した。