(57)【要約】【課題】ウェット性能、氷雪路性能などに優れた氷雪路用タイヤ用ゴム組成物の提供。【解決手段】硫黄加硫可能なゴム（Ａ）１００重量部並びに加硫剤として式（Ｉ）：2007107015.tif 000010（式中、Ｒは置換もしくは非置換のＣ2〜Ｃ20アルキレン基、置換もしくは非置換のＣ2〜Ｃ20オキシアルキレン基又は芳香族環を含むアルキレン基を示し、ｎは１〜２０の整数であり、ｘは平均２〜６の数である）の環状ポリスルフィド（Ｂ）０．１〜３０重量部を含む氷雪路用ゴム組成物。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
硫黄加硫可能なゴム（Ａ）１００重量部、加硫剤として式（Ｉ）：
【化１】
2007107015.tif 000009
（式中、Ｒは置換もしくは非置換のＣ2〜Ｃ20アルキレン基、置換もしくは非置換のＣ2〜Ｃ20オキシアルキレン基又は芳香族環を含むアルキレン基を示し、ｎは１〜２０の整数であり、ｘは平均２〜６の数である）
の環状ポリスルフィド（Ｂ）０．１〜３０重量部並びにポリスチレン換算の重量平均分子量が１０万以下の軟化剤１０〜１００重量部を含んでなる氷雪路タイヤトレッド用ゴム組成物。
【請求項２】
硫黄加硫可能なゴム（Ａ）が天然ゴム及び／又はポリブタジエンゴムを主体とした硫黄加硫可能なゴムであり、式（Ｉ）で表される環状ポリスルフィドの配合量が０．１〜１０重量部である氷雪路タイヤトレッド用の請求項１に記載のゴム組成物。
【請求項３】
硫黄加硫可能なゴム（Ａ）の平均ガラス転移温度（Ｔｇ）が−１００℃〜−５０℃である請求項１又は２に記載の氷雪路タイヤトレッド用ゴム組成物。
【請求項４】
硫黄加硫可能なゴム（Ａ）１００重量部に対して、シリカ及び／又は窒素吸着比表面積（Ｎ2ＳＡ）が８５ｍ2／ｇ以上１５０ｍ2／ｇ未満のカーボンブラックを合計量で４０〜１００重量部を更に含む請求項１〜３のいずれか１項に記載の氷雪路タイヤトレッド用ゴム組成物。
【請求項５】
前記環状ポリスルフィドが、式：Ｘ−Ｒ−Ｘ（式中、Ｘはそれぞれ独立にハロゲン原子を表し、Ｒは置換もしくは非置換のＣ2〜Ｃ20のアルキレン基又はオキシアルキレン基又は芳香族を含むアルキレン基を示す）のジハロゲン化合物と、式Ｍ−Ｓx−Ｍ（式中、Ｍはアルカリ金属であり、ｘは２〜６の整数である）のアルカリ金属の多硫化物とを、親水性溶媒又は親水性／親油性溶媒の非相溶性混合溶媒中で２相系で反応させたものである請求項１〜４のいずれか１項に記載の氷雪路タイヤトレッド用ゴム組成物。
【請求項６】
熱膨張性熱可塑性樹脂又は熱膨張性黒鉛を更に配合した請求項１〜５のいずれか１項に記載の氷雪路タイヤトレッド用ゴム組成物。
【請求項７】
前記式（Ｉ）の環状ポリスルフィド（Ｂ）がジクロロエチルホルマール及びジクロロエタンの２種のジハロゲン化合物と式（III）：
Ｍ−Ｓx−Ｍ    （III）
（式中、Ｍは周期律表IA族の金属であり、Ｘは平均３より大きく６以下の数である）
の金属多硫化物とを親水性溶媒又は親水性溶媒と親油性溶媒との非相溶性混合溶媒系中で相間移動触媒の存在下又は不存在下に、５０〜１５０℃の温度で反応させて得られるものである請求項１〜６のいずれか１項に記載の氷雪路タイヤトレッド用ゴム組成物。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のゴム組成物をタイヤトレッド部に用いた氷雪路用空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は環状ポリスルフィドを加硫剤として含み、硫黄加硫可能なゴムの各種加硫物性（例えば場合によっては他の特定の成分と組合せて、耐熱老化性、発熱性、破断特性、耐疲労特性、ウェット性能、グリップ性能、氷雪路制動性、高速耐久性、転がり抵抗、横断安定性、高硬度、高強度、高伸びなど）を改良したゴム組成物及びそれを用いた空気入りタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
硫黄加硫による架橋ゴムはポリスルフィド結合を含むため、耐熱性と加硫もどり性が劣る。これらの耐熱性と加硫もどり性の問題を改良するため、テトラスルフィドポリマーや環状ポリスルフィドなどの加硫剤が有効であることが知られている（非特許文献１及び特許文献１）。特に環状ポリスルフィドは架橋効率の面から好まれるが、いままで報告されている環状ポリスルフィドの製造法はその長い製造工程や高い原料が用いられるなどの問題により実用性に欠けている（特許文献２及び特許文献３）。
【０００３】
近年、空気入りタイヤについての種々の改良が行なわれている。そのような種々の改良の中で、耐熱老化性をあげようとして特許文献４にはＥＶ架橋（即ち加硫促進剤を多量配合してポリスルフィド結合の比率を減らす）する方法が提案されているが、これには動的疲労性に劣るという問題があった。そこで耐熱老化性と動的疲労性のトレードオフを解決する方法が特許文献３に記載されているが、未だ十分とはいえないのが現状である。
【０００４】
また、空気入りタイヤのタイヤトレッド用ゴムとしては、耐摩耗性やグリップ力の向上が必要であるため引張強さや破断伸びの大きいゴム組成物が求められていた。一方、タイヤトレッド用のゴムは劣化しやすく、経時変化によってトレッドが硬化し、グリップが低下するばかりでなく、場合によってはトレッドの剥離などを引き起こす危険もあった。高性能タイヤのグリップ持続性を改良するために、例えば加硫剤や加硫促進剤による検討がされているが、特にフィラー量が多いゴム組成物においては、グリップの高さと持続性を満足いくレベルで両立させることはできていない（特許文献５及び特許文献６参照）。
アンダートレッド用のゴムとしては、高速耐久性の向上のために、高い引張強さ及び破断伸びを示すゴム組成物が求められていた。一方で、操縦安定性改良のための高硬度なアンダートレッドや、低燃費性改善のための低ｔａｎδなアンダートレッドも要求されており、これらの物性はトレードオフの関係にあった。このような観点から、高硬度で、かつ、強度、伸びが高く、ｔａｎδの上昇のないゴム組成物が望まれている。
【０００５】
更に近年の空気入りタイヤについての種々の改良の中でビードフィラー用のゴムとしては、耐疲労性の向上のために、高い引張強さ及び破断伸びを示すゴム組成物が求められている（例えば特許文献７参照）。一方で、操縦安定性改良のための高硬度なビードフィラーや、低燃費性改善のための低ｔａｎδなビードフィラーも要求されており（例えば特許文献８参照）、これらの物性はトレードオフの関係にあった。このような観点から、高硬度で、かつ、強度、伸びが高くｔａｎδの上昇のないゴム組成物が望まれている。
【０００６】
更に、従来の空気入りタイヤのインナーライナーにはブチルゴム又はハロゲンブチルゴムなどのブチルゴム類が一般に使用されているが（例えば特許文献９参照）、ブチルゴム類はカーボンブラックなどの補強性に乏しいため、ブチルゴム類の組成物は機械物性に劣り、その利用用途に限界があった。
更に、空気入りタイヤのベルトコートコンパウンドには高い剛性が求められるが、剛性を上げようとしてカーボンブラックを増量したり、加硫剤である硫黄や加硫促進剤を増量すると、伸びが低下して耐疲労性が悪化し、その結果、ベルトの端部でセパレーションが起こりタイヤに不具合が発生するので、高い剛性及び伸びを確保する必要性がある（特許文献１０）。また、高い接着性を付与するために硫黄を大量に配合することが提案されているが（特許文献１１）、それが原因で耐熱老化性の悪化を招いており、耐熱老化性を上げるには老化防止剤を増量すれば良いが、ワイヤ（金属）との接着を阻害するおそれがあるという問題がある。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−１２０７８８号
【特許文献２】特開昭５８−１２２９４４号公報
【特許文献３】特開２００２−２９３７８３号公報
【特許文献４】特開平６−５７０４０号公報
【特許文献５】特開２００１−３４８４６１号公報
【特許文献６】特開平１０−１５１９０６号公報
【特許文献７】特開２００２−１０５２４９号公報
【特許文献８】特開平５−５１４８７号公報
【特許文献９】特開平１０−８７８８４号公報
【特許文献１０】特開２００１−２２６５２８号公報
【特許文献１１】特開２０００−２３３６０３号公報
【非特許文献１】山崎升ら：日本ゴム協会１９８１年研究発表会要旨集、Ｐ．５３２−１７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、本発明は従来の硫黄加硫の少なくとも一部に代えて環状ポリスルフィドを用いることにより、前述のような従来の空気入りタイヤ業界における種々の問題点を解決して、加硫ゴムの各種物性、特にウェット性能、グリップ性能、氷雪路制動性などの物性を改善した氷雪路用ゴム組成物及びそれを用いた氷雪路用空気入りタイヤ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】
【０００９】
本発明に従えば、（Ａ）硫黄加硫可能なゴム１００重量部並びに、加硫剤として、式（Ｉ）：
【００１０】
【化１】
2007107015.tif 000002
【００１１】
（式中、Ｒは置換もしくは非置換のＣ2〜Ｃ20アルキレン基、置換もしくは非置換のＣ2〜Ｃ20オキシアルキレン基又は芳香族環を含むアルキレン基を示し、ｎは１〜２０の整数であり、ｘは平均２〜６の数である）
の環状ポリスルフィド（Ｂ）０．１〜３０重量部を含んでなる氷雪路用ゴム組成物が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本明細書中及び添付した請求の範囲中において使用する単数形（ａ，an，the）は、文脈からそうでないことが明白な場合を除いては複数の対象を含むものと理解されたい。
【００１３】
本発明においては、ゴム組成物中の加硫剤として従来の硫黄の少なくとも一部（場合によっては全部）に代えて、前記式（Ｉ）の環状ポリスルフィド（Ｂ）を配合する。このような環状ポリスルフィドは例えば以下のようにして製造することができる。即ち、前記式（Ｉ）の環状ポリスルフィドは、式：Ｘ−Ｒ−Ｘ（式中、Ｘは、それぞれ独立に、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、好ましくは塩素、臭素のハロゲン原子を表し、Ｒは、置換もしくは非置換のＣ2〜Ｃ20のアルキレン基、置換もしくは非置換のＣ2〜Ｃ20のオキシアルキレン基又は芳香族環を含むアルキレン基、好ましくは前記置換もしくは非置換のＣ2〜Ｃ18、更に好ましくはＣ4〜Ｃ10のアルキレン基を示し、これらの置換基としてはフェニル、ベンジル、ビニル、シリル、エポキシ、イソシアネートなどがあげられる）のジハロゲン化合物とアルカリ金属の多硫化物Ｍ−Ｓx−Ｍ（式中、Ｍはアルカリ金属、例えばナトリウム、カリウム、リチウムなどであり、ｘは２〜６の整数、好ましくは３〜５である）とを、親水性溶媒又は親水性及び親油性溶媒性非相溶性混合溶媒中で２相系で反応させることによってか、又はＭ−Ｓx−Ｍの溶液（溶媒としては水及びＣ1 〜Ｃ4 脂肪族アルコールを用いることができ、水の使用が最も好ましい）中にＸ−Ｒ−ＸをＭ−Ｓx−ＭとＸ−Ｒ−Ｘとが界面で反応するような速度で添加して反応させることによって、製造される（特開２００２−２９３７８３号公報参照）。なお、後者の方法でＸ−Ｒ−Ｘの添加速度が速すぎると、Ｘ−Ｒ−Ｘの濃度が高くなり、界面以外での反応も起こり、分子間の反応が優先され鎖状になるので好ましくない。従って、Ｍ−Ｓx−ＭとＸ−Ｒ−Ｘの反応をできるだけ不均一系で界面だけで反応させることが環状ポリスルフィドを得るのに好ましい。
【００１４】
前記一般式Ｘ−Ｒ−Ｘ及び式（Ｉ）の基Ｒとしては、例えばエチレン、プロピレン、ブチレン、ペンチレン、ヘキシレン、オクチレン、ノニレン、デシレン、１，２−プロピレンなどの直鎖又は分岐鎖のアルキレン基があげられ、これらのアルキレン基はフェニル基、ベンジル基などの置換基で置換されていてもよい。基Ｒとしては更にオキシアルキレン基を含むアルキレン基、例えば基（ＣＨ2ＣＨ2Ｏ）ｐ及び基（ＣＨ2）ｑ（式中、ｐは１〜５の整数であり、ｑは０〜２の整数である）が任意に結合したオキシアルキレン基を含むアルキレン基とすることができる。好ましい基Ｒは
−ＣＨ2ＣＨ2ＯＣＨ2ＣＨ2−，−（ＣＨ2ＣＨ2Ｏ）2ＣＨ2ＣＨ2−，
−（ＣＨ2ＣＨ2Ｏ）3ＣＨ−ＣＨ2−，−（ＣＨ2ＣＨ2Ｏ）4ＣＨ2ＣＨ2−，
−（ＣＨ2ＣＨ2Ｏ）5ＣＨ2ＣＨ2−，−（ＣＨ2ＣＨ2Ｏ）2ＣＨ2−，
−ＣＨ2ＣＨ2ＯＣＨ2ＯＣＨ2ＣＨ2−であり、特にｘは平均として３〜５が好ましく、３．５〜４．５が更に好ましい。ｎは好ましくは１〜１５の整数であり、更に好ましくは１〜１０、一層好ましくは１〜５の整数である。
【００１５】
前記ジハロゲン化合物と前記アルカリ金属多硫化物との反応は、当量反応であり、実用的には両化合物を０．９５：１．０〜１．０：０．９５（当量比）で反応させ、好ましくは５０〜１２０℃、更に好ましくは７０〜１００℃の温度で実施する。
【００１６】
本発明に用いる親水性溶媒又は親水性／親油性溶媒の非相溶性混合溶媒については特に限定はなく、実際の反応系においては、親水性溶媒単独又は非相溶で２相を形成する任意の混合溶媒系を用いることができる。具体的には、例えば親水性溶媒としては、水の他、メタノール、エタノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール等のアルコール類をあげることができ、これらは任意の混合物として使用することもできる。またこれらの親水性溶媒と混合して使用される親油性溶媒としては、トルエン、キシレン、ベンゼン等の芳香族炭化水素類、ペンタン、ヘキサン等の脂肪族炭化水素類、ジオキサン、ジブチルエーテル等のエーテル類、酢酸エチル等のエステル類などをあげることができ、これらは任意の混合物として使用することもできる。
【００１７】
前記ジハロゲン化合物と前記アルカリ金属の多硫化物との親水性溶媒中で又は非相溶性混合溶媒系で反応させる界面での反応は、当量反応であり、実用的には両化合物を０．９５：１〜１：０．９５（当量比）で反応させ、反応温度は好ましくは５０〜１２０℃、更に好ましくは７０〜１００℃である。反応させるジハロゲン化合物は、２種類以上のジハロゲン化合物であることが好ましい。よって、ジハロゲン化合物としては例えばジクロロエチルホルマール及びジクロロエタンの混合物と、金属多硫化物として、例えば多流化ソーダとを反応させるのが好ましい。
【００１８】
前記反応において触媒は必要ではないが、場合によって触媒として４級アンモニウム塩、ホスホニウム塩、クラウンエーテルなどを用いることができる。例えば、（ＣＨ3）4Ｎ+Ｃｌ-，（ＣＨ3）4Ｎ+Ｂｒ-，（Ｃ4Ｈ9）4Ｎ+Ｃｌ-，（Ｃ4Ｈ9）4Ｎ+Ｂｒ-，Ｃ12Ｈ25Ｎ+（ＣＨ3）3Ｂｒ-，（Ｃ4Ｈ9）4Ｐ+Ｂｒ-，ＣＨ3Ｐ+（Ｃ6Ｈ5）3Ｉ-，Ｃ16Ｈ33Ｐ+（Ｃ4Ｈ9）3Ｂｒ-，１５−ｃｒｏｗｎ−５，１８−ｃｒｏｗｎ−６，ベンゾ−１８−ｃｒｏｗｎ−６等を用いることができる。特にアルキレン骨格の環状ポリスルフィド（Ｂ）を製造する場合には、触媒の使用が好ましい。
【００１９】
本発明において使用する前記環状ポリスルフィド（Ｂ）はジエン系ゴム１００重量部に対し０．１〜２０重量部、好ましくは０．５〜２０重量部配合する。この配合量が少な過ぎると加硫剤としての効果が現われず、加硫ゴムの強度低下などが発生するので好ましくなく、逆に多過ぎると加硫度が上がりすぎたり、粘度が下がりすぎるので好ましくない。
【００２０】
本発明において成分（Ａ）として使用する硫黄加硫可能なゴムとしては、従来よりタイヤ、その他用として一般的に使用されている任意のゴム、例えば各種天然ゴム（ＮＲ）、各種ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、各種ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、各種スチレン−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、クロロプレンゴム（ＣＲ）などのジエン系ゴム及びそれらの部分水添物や（ハロゲン化）ブチルゴム（ＩＩＲ）、エチレン−プロピレンジエン共重合体ゴム（ＥＰＤＭ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）などをあげることができ、これらは単独又は任意のブレンドとして使用することができる。
【００２１】
本発明によれば、天然ゴム及び／又はポリブタジエンゴムを主体とした硫黄加硫可能なゴム１００重量部、前記式（Ｉ）（式中、ｘは平均２〜６の数、ｎは１〜２０の整数、Ｒは置換もしくは非置換のＣ2〜Ｃ20アルキレン基、置換もしくは非置換のＣ2〜Ｃ20オキシアルキレン基又は芳香族を含むアルキレン基を示す）で表される環状ポリスルフィド０．１〜１０重量部並びにポリスチレン換算の重量平均分子量が１０万以下の軟化剤１０〜１００重量部を含む氷雪路に適したタイヤトレッド用ゴム組成物が提供される。
【００２２】
前記本発明のゴム組成物は、前記環状ポリスルフィドを加硫剤として用いることにより、高いグリップ性能、破壊強度、グリップ持続性、耐久性、操縦安定性を改良することができる。
【００２３】
本発明のゴム組成物に配合する前記式（Ｉ）の環状ポリスルフィドは、例えば前述の方法によって製造することができる。
【００２４】
本発明のゴム組成物には、前記環状ポリスルフィド（Ｂ）を、ゴム（Ａ）１００重量部に対し、０．１〜１０重量部、好ましくは０．２〜８重量部配合する。この配合量が少な過ぎると所望の効果が得られず、逆に多過ぎるとスコーチしやすくなり、コスト高にもなるので好ましくない。但し、本発明の第二の態様では、環状ポリスルフィドと硫黄とを合計量が０．５〜５重量部、好ましくは０．６〜４．８重量部でかつ環状ポリスルフィドと硫黄との合計量に対する環状ポリスルフィドの量の比が０．１〜２（重量比）、好ましくは０．２〜１．９（重量比）となる量で配合する。
【００２５】
本発明では、前記環状ポリスルフィドと共に、天然ゴム（ＮＲ）及び／又はポリブタジエンゴム（ＢＲ）を主体とした硫黄加硫可能なゴム並びにポリスチレン換算の重量平均分子量が１０万以下、好ましくは５０００〜９００００の軟化剤１０〜１００重量部、好ましくは１２〜９０重量部を含む氷雪路に適したタイヤトレッド用ゴム組成物が提供される。
【００２６】
タイヤトレッド用のゴムとしては、耐摩耗性の向上やグリップ力の向上のために、高い引張強さ及び破断伸びを示すゴム組成物が求められていた。また、トレッド用のゴムは劣化し易く、経時劣化によってトレッドが硬化する。氷雪路タイヤの場合は、トレッドの効果によって大幅にその氷雪路走行性能が低下する。このような観点から、強度、伸びが高く、その性能を長期に渡って持続可能なゴム組成物が必要であるが、本発明によれば氷雪路タイヤトレッド用として十分なグリップを発現するために天然ゴム（ＮＲ）を主体とし、Ｔｇが−１００℃〜−５０℃であるのが好ましい。更にカーボンブラック及び／又はシリカを合せて、ゴム１００重量部に対し、４０〜１００重量部配合するのが好ましく、特にカーボンブラックは、Ｎ2ＳＡが８０ｍ2／ｇ以上１５０ｍ2／ｇ未満のものを使用するのが好ましい。本発明によれば、熱膨張性熱可塑性樹脂又は膨張黒鉛を、ゴム１００重量部当り、１〜１５重量部配合することにより氷雪路走行性能が向上するので好ましい。
【００２７】
前記熱膨張性熱可塑性樹脂は、熱によって膨張して気体封入熱可塑性樹脂となる熱膨張性熱可塑性樹脂であって、ジエン系ゴム１００重量部に対し、１〜１５重量部、好ましくは、２〜１０重量部を用いる。この配合量が１重量部より少な過ぎると所望の氷雪路走行性能が得られず、逆に１５重量部よりも多過ぎるとゴム組成物の耐摩耗性の低下が著しくなるので好ましくない。
【００２８】
この熱膨張性熱可塑性樹脂の膨張前の粒子径は、特に限定されないが、膨張前で５〜３００μｍであるものが好ましく、さらに好ましくは粒径１０〜２００μｍのものである。
【００２９】
前記熱膨張性熱可塑性樹脂は熱により気化して気体を発生する液体を熱可塑性樹脂に内包した熱膨張性熱可塑性樹脂粒子であり、この粒子をその膨張開始温度以上の温度、通常１３０〜１９０℃の温度で加熱して膨張させて、その熱可塑性樹脂からなる外殻中に気体を封入した気体封入熱可塑性樹脂粒子となる。
このような熱膨張性熱可塑性樹脂としては、例えば、現在、スウェーデンのＥＸＰＡＮＣＥＬ社より商品名「エクスパンセル０９１ＤＵ−８０」もしくは「エクスパンセル０９２ＤＵ−１２０」等として、又は松本油脂社より商品名「マツモトマイクロスフェアーＦ−８５」もしくは「マツモトマイクロスフェアーＦ−１００」等として入手可能である。
【００３０】
前記の気体封入熱可塑性樹脂粒子の外殻成分を構成する熱可塑性樹脂としては、その膨張開始温度が１００℃以上、好ましくは１２０℃以上で、最大膨張温度が１５０℃以上、好ましくは１６０℃以上のものが好ましく用いられる。そのような熱可塑性樹脂としては、例えば（メタ）アクリロニトリルの重合体、また（メタ）アクリロニトリル含有量の高い共重合体が好適に用いられる。その共重合体の場合の他のモノマー（コモノマー）としては、ハロゲン化ビニル、ハロゲン化ビニリデン、スチレン系モノマー（メタ）アクリレート系モノマー、酢酸ビニル、ブタジエン、ビニルピリジン、クロロプレン等のモノマーが用いられる。なお、上記の熱可塑性樹脂は、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、１，３−ブチレングリコールジ（メタ）アクリレート、アリル（メタ）アクリレート、トリアクリルホルマール、トリアリルイソシアヌレート等の架橋剤で架橋可能にされていてもよい。架橋形態については、未架橋が好ましいが、熱可塑性樹脂としての性質を損わない程度に部分的に架橋していてもかまわない。
【００３１】
前記の熱により気化して気体を発生する液体としては、例えばｎ−ペンタン、イソペンタン、ネオペンタン、ブタン、イソブタン、ヘキサン、石油エーテルのような炭化水素類、塩化メチル、塩化メチレン、ジクロロエチレン、トリクロロエタン、トリクロルエチレンのような塩素化炭化水素のような液体が挙げられる。
【００３２】
本発明の膨張黒鉛は、ジエン系ゴム１００重量部に対し、１〜１５重量部、好ましくは２〜８重量部配合され、上記の熱膨張性熱可塑性樹脂と併用することもできる。この配合量が少な過ぎると氷雪路走行性能が得られないので好ましくなく、逆に多過ぎるとゴム表面と氷結路面間のミクロレベルにおける接触面積が低下するために、氷上摩擦力が低下するので好ましくない。また配合量が多過ぎる場合にはゴム組成物の耐摩耗性及び機械的強度が低下するので好ましくない。
【００３３】
膨張黒鉛（Ｅｘｐａｎｄａｂｌｅ  Ｇｒａｐｈｉｔｅ）は黒鉛粒子の層間に熱により気化する物質を内包する粒子サイズ３０〜６００μｍ、好ましくは１００〜３５０μｍの粉体物質であり、加硫時の熱によって膨張して黒鉛膨張体（Ｅｘｐａｎｄｅｄ  Ｇｒａｐｈｉｔｅ）となることが好ましい。
【００３４】
膨張黒鉛は炭素原子から形成されたシートが層状に重なった構造をしており、硫酸や硝酸などとともに酸処理（インターカレーション処理）することによって得られる。この膨張黒鉛は例えば加熱によりその層間物質の気化によって高膨張させて黒鉛膨張体（又は発泡黒鉛）とすることができる。膨張処理前は材質が硬いために混合による品質低下が起りにくく、また一定温度にて不可逆的に膨張するため、タイヤの加硫によってゴムマトリックス内部に空間を伴う異物を容易に形成させることができる。このようなゴムを用いたタイヤのトレッド部は摩耗時に表面凹凸が適度に形成され、氷とタイヤの接触面上の水膜を効率よく除去することによって氷上摩擦力の向上に働く。
【００３５】
膨張黒鉛は既に公知の材料であり、公知の製法によって製造される。一般的には強酸物質と酸化剤との混合液に黒鉛粒子を浸漬し、インターカレーション処理により黒鉛粒子の層間に酸を挿入させて製造する。例えば強酸物質としては濃硫酸、酸化剤として硝酸が使われ、これにより粒子の層間に硫酸が挿入された膨張黒鉛が得られる。膨張黒鉛は熱処理によって層間化合物が揮発することによって層間が開き、膨張する。層間物質に硫酸が用いられる膨張黒鉛は通常３００℃以上での熱処理によって膨張するが、層間物質の改質や他の低沸点酸化合物（例えば硝酸）の使用又は併用によって、膨張開始温度を３００℃以下に下げた膨張黒鉛が製造、市販されている。本発明で対象となるジエン系ゴムを主成分としたゴム組成物の加工温度は２００℃以下であり、本発明では膨張開始温度が１９０℃以下の膨張黒鉛を用いることによって所定の効果が発揮される。
【００３６】
このような膨張開始温度が１９０℃以下の膨張黒鉛としては、例えば巴工業より米国のＵＣＡＲ  Ｇｒａｐｈｔｅｃｈ社製の「グラフガード１６０−５０」又は「グラフガード１６０−８０」等が市販されており、入手可能である。
膨張黒鉛は用語的には酸処理を行った直後の未膨張品（Ｅｘｐａｎｄａｂｌｅ）を示すが、熱処理後の既膨張品（Ｅｘｐａｎｄｅｄ）のことを呼ぶ場合もある。本発明にてゴム組成物として配合される膨張黒鉛は熱処理前の未膨張品である。
【００３７】
本発明においては、膨張黒鉛はゴム組成物の混練工程、押出し成形工程で膨張せず、加硫工程にて膨張させることが望ましく、膨張開始温度が好ましくは１２０〜１９０℃、更に好ましくは１４０〜１７０℃のものが用いられる。膨張開始温度が１２０℃未満であると、膨張黒鉛が混練り時、又は押出し加工時に膨張し、ゴム比重が工程途中で変化することにより加工性が損なわれるおそれがある。また、膨張開始温度が１９０℃を超える場合には加硫工程での加工温度を１９０℃以上に設定しなければならず、ゴム組成物の主成分であるジエン系ゴム分子の熱劣化が著しくなる傾向にある。
【００３８】
一方、膨張黒鉛は炭素原子からなる骨格構造をとっているためにゴムマトリックスやカーボンブラックとの親和性が良好であり、ゴムに配合添加しても加硫ゴムの耐摩耗性能の低下が少ないという利点がある。
【００３９】
本発明に従ったゴム組成物は、常法に従って、氷雪路用空気入りタイヤのトレッド部、トレッドベース部などの各種用途製品などに用いることができる。
【００４０】
本発明のゴム組成物には、前記した必須成分に加えて、その他の補強剤（フィラー）、加硫又は架橋促進剤、各種オイル、老化防止剤、可塑性剤などのタイヤ用、その他一般ゴム用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、かかる配合物は一般的な方法で混練、加硫して組成物とし、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は貯蔵弾性率を前記範囲内に満足させる等の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。これらの添加剤の配合量は貯蔵弾性率を前記範囲内に満足させる等の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。
【実施例】
【００４１】
以下、実施例によって本発明を更に説明するが、本発明の範囲をこれらの実施例に限定するものでないことはいうまでもない。
【００４２】
実施例Ｉ−１〜Ｉ−４及び比較例Ｉ−１〜Ｉ−３サンプルの調製
表Ｉ−１に示す配合において、加硫系を除く各成分を１６リットルのバンバリーミキサーで５分間混練し、１６０±２℃に達したときに放出してマスターバッチを得た。このマスターバッチに加硫系をオープンロールで混練し、ゴム組成物を得た。
次に得られたゴム組成物を１５×１５×０．２cmの金型中で１６０℃で３０分間加硫して加硫ゴムシートを作製し、以下に示す試験法でゴム物性を測定した。結果は表Ｉ−１に示す。
【００４３】
ゴム物性評価試験法
ウェット制動性能：各コンパウンドをトレッド部に使用したサイズ１９５／６５Ｒ１５のタイヤを作成し、排気量２０００ccの車に装着して約６ヶ月間のうちに市街地を約２０，０００km走行した後に、水深１mmで散水したアスファルト路面のテストコートで、初速度１００kmからの制動距離を測定し、比較例Ｉ−１の値を１００とした指数で示した。数字が大きい方が制動距離が短く、優れることを示す。
【００４４】
【表１】
2007107015.tif 000003
【００４５】
表Ｉ−１脚注
ＮＩＰＯＬ  ９５２６：日本ゼオン（株）製スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（スチレン含量：３５％、５０ｐｈｒ  油展、Ｔｇ＝−３５℃）
ＮＩＰＯＬ  １７１２：日本ゼオン（株）製スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（スチレン含量：２３．５％、３７．５ｐｈｒ  油展、Ｔｇ＝−５１℃）
ＮＩＰＯＬ  １２２０：日本ゼオン（株）製ポリブタジエンゴム（非油展、Ｔｇ＝−１００℃）
ＤＩＡ  Ｉ：三菱化学（株）製カーボンブラック（Ｎ2 ＳＡ＝１１４ｍ2 ／ｇ）
Ｎｉｐｓｉｌ  ＡＱ：日本シリカ工業製湿式シリカ
Ｓｉ−６９：デグッサ製シランカップリング剤
ＳＡＮＴＯＦＬＥＸ  ６ＰＰＤ：ＦＬＥＸＳＹＳ製老化防止剤
酸化亜鉛３種：正同化学工業（株）製
ビーズステアリン酸：日本油脂（株）製ステアリン酸
デゾレックス３号：昭和シェル石油（株）製プロセスオイル
ＳＡＮＴＯＣＵＲＥ  ＣＢＳ：ＦＬＥＸＳＹＳ製加硫促進剤
金華印油入微粉硫黄：鶴見化学工業（株）製硫黄
環状ポリスルフィドＩ−１：特開２００２−２９３７８３号公報の実施例３の方法に従って合成した、式（Ｉ）において、Ｒ＝（ＣＨ2）6、ｘ（平均）＝４及びｎ＝１〜５の環状ポリスルフィド
環状ポリスルフィドＩ−２：特開２００２−２９３７８３号公報の実施例２の方法に従って合成した、式（Ｉ）において、Ｒ＝（ＣＨ2）2Ｏ（ＣＨ2）Ｏ（ＣＨ2）2、ｘ（平均）＝４及びｎ＝１〜２の環状ポリスルフィド
【００４６】
実施例Ｉ−５〜Ｉ−９及び比較例Ｉ−４〜Ｉ−７
表Ｉ−２に示す配合において、加硫系を除く各成分（重量部）を１６リットルのバンバリーミキサーで５分間混練し、１５０℃に達したときに放出してマスターバッチを得た。このマスターバッチに加硫系をオープンロールで混練し、ゴム組成物を得た。
次に得られたゴム組成物を１５×１５×０．２cmの金型中で１５０℃で４０分間加硫して２mm厚の加硫ゴムシートを作製し、以下に示す試験法でゴム物性を測定した。結果は表Ｉ−２に示す。
【００４７】
ゴム物性評価試験法
Ｍ３００変化率：１００℃で２４時間熱老化させた前後の３００％モジュラスの変化率を示す。この変化率が１０％以下であると、グリップが安定して良好である。
グリップ性評価：上記ゴム組成物をトレッドにした１９５／５５Ｒ１５タイヤを試作し、一周４．４１kmのコースを走行した際のグリップ性能を５段階にて官能評価したものである。数値が大きい程グリップ良好である。なお、表Ｉ−２において、各実施例が３００％モジュラス変化率とグリップ性が良いことを表す。
【００４８】
【表２】
2007107015.tif 000004
【００４９】
表Ｉ−２脚注
ＳＢＲ：日本ゼオン製ＮＩＰＯＬ  ９５２６（スチレン含量：３５％）
カーボンＳＡＦ：三菱化学製ダイアブラックＡ
シリカ：デグッサ製ＵＬＴＲＡＳＩＬ  ７０００ＧＲ
促進剤ＣＢＳ：大内新興化学製ノクセラー  ＣＺ−Ｇ
促進剤ＴＯＴ−Ｎ：大内新興化学製ノクセラー  ＴＯＴ−Ｎ
硫黄：鶴見化学製
環状ポリスルフィドＩ−３：前記環状ポリスルフィドＩ−１に同じ
【００５０】
実施例Ｉ−１０〜Ｉ−１４及び比較例Ｉ−８〜Ｉ−１０
表Ｉ−３に示す配合において、加硫系を除く各成分（重量部）を１６リットルのバンバリーミキサーで５分間混練し、１６０℃に達したときに放出してマスターバッチを得た。このマスターバッチに加硫系をオープンロールで混練し、ゴム組成物を得た。
次に得られたゴム組成物を１５×１５×０．２cmの金型中で１６０℃で３０分間加硫して２mm厚の加硫ゴムシートを作製し、以下に示す試験法でゴム物性を測定した。結果は表III−３に示す。
【００５１】
ゴム物性評価試験法
氷上制動性能：各コンパウンドをトレッド部に使用したサイズ１９５／６５Ｒ１５のタイヤを作成し、排気量２０００ccの車に装着して約６ヶ月間のうちに市街地を約２０，０００km走行した後に、氷温度−５℃の氷盤路テストコースで、初速度４０kmからの制動距離を測定し、比較例Ｉ−８の値を１００とした指数で示した。数字が大きい方が制動距離が短く、優れることを示す。
【００５２】
【表３】
2007107015.tif 000005
【００５３】
表Ｉ−３脚注
天然ゴム  ＴＳＲ２０：ＳＩＲ２０（Ｔｇ＝−７０℃）
ＮＩＰＯＬ  １４４１：日本ゼオン（株）製ポリブタジエンゴム（３７．５ｐｈｒ  油展、Ｔｇ＝−１０１℃）
ＤＩＡ  Ｉ：三菱化学（株）製カーボンブラック（Ｎ2 ＳＡ＝１１４ｍ2 ／ｇ）
Ｎｉｐｓｉｌ  ＡＱ：日本シリカ工業製湿式シリカ
Ｓｉ−６９：デグッサ製シランカップリング剤
ＳＡＮＴＯＦＬＥＸ  ６ＰＰＤ：ＦＬＥＸＳＹＳ製老化防止剤
酸化亜鉛３種：正同化学工業（株）製
ビーズステアリン酸：日本油脂（株）製ステアリン酸
デゾレックス３号：昭和シェル石油（株）製プロセスオイル
ＳＡＮＴＯＣＵＲＥ  ＣＢＳ：ＦＬＥＸＳＹＳ製加硫促進剤
金華印油入微粉硫黄：鶴見化学工業（株）製硫黄
環状ポリスルフィドＩ−４：前記環状ポリスルフィドＩ−１に同じ
環状ポリスルフィドＩ−５：前記環状ポリスルフィドＩ−２に同じ
【００５４】
実施例Ｉ−１５〜Ｉ−１８及び比較例Ｉ−１１〜Ｉ−１２
表Ｉ−４に示す配合において、加硫系を除く各成分（重量部）を１６リットルのバンバリーミキサーで５分間混練し、１６０℃に達したときに放出してマスターバッチを得た。このマスターバッチに加硫系をオープンロールで混練し、ゴム組成物を得た。
【００５５】
次に得られたゴム組成物を１５×１５×０．２cmの金型中で１６０℃で３０分間加硫して２mm厚の加硫ゴムシートを作製し、以下に示す試験法でゴム物性を測定した。結果は表Ｉ−４に示す。
【００５６】
ゴム物性評価試験法
キャップ部の厚さが最大で７mm、ベース部の厚さが２mmの２層構造トレッドを有するタイヤに対して、各コンパウンドをベース部に使用したサイズ１９５／６５Ｒ１５のタイヤを作成し以下の試験に供した。
【００５７】
高速耐久試験：ドラム径１７０７mmでＪＩＳ  Ｄ  ４２３０、ＪＩＳ高速耐久性試験終了後、３０分毎に１０km／hr加速してタイヤが破壊するまで試験を続行した。この結果を比較例Ｉ−１１の値を１００とした指数で示した。数字が大きい方が走行距離が長く、優れることを示す。
【００５８】
転がり抵抗：ドラム径１７０７mmの室内ドラム式タイヤ転動抵抗試験機によって測定した。測定条件は、ＪＡＴＭＡ  Ｙ／Ｂ２００３年版を準用した。数字が大きい方が転がり抵抗が小さく、優れることを示す。
【００５９】
操縦安定性：一定間隔でパイロンが立てられているスラローム試験路を実車走行し、その平均速度により操縦安定性を評価し、比較例Ｉ−１１の値を１００とする指数値で示した。この指数値が大きい程操縦安定性が優れている。
【００６０】
【表４】
2007107015.tif 000006
【００６１】
表Ｉ−４脚注
天然ゴム  ＴＳＲ２０：ＳＩＲ２０
ＮＩＰＯＬ  １５０２：日本ゼオン（株）製スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（スチレン含量：２３．５％）
ＤＩＡ  Ｅ：三菱化学（株）製カーボンブラック（Ｎ2 ＳＡ＝４１ｍ2 ／ｇ）
ＳＡＮＴＯＦＬＥＸ  ６ＰＰＤ：ＦＬＥＸＳＹＳ製老化防止剤
酸化亜鉛３種：正同化学工業（株）製
ビーズステアリン酸：日本油脂（株）製ステアリン酸
デゾレックス３号：昭和シェル石油（株）製プロセスオイル
ＳＡＮＴＯＣＵＲＥ  ＮＳ：ＦＬＥＸＳＹＳ製加硫促進剤
金華印油入微粉硫黄：鶴見化学工業（株）製硫黄
環状ポリスルフィドＩ−６：前記環状ポリスルフィドＩ−１に同じ
環状ポリスルフィドＩ−７：前記環状ポリスルフィドＩ−２に同じ
【００６２】
標準例II−１
３０％多硫化ソーダ（Ｎａ2Ｓ4）水溶液１１９．７ｇ（０．２mol）をトルエン５０ｇの混合溶媒中、テトラブチルアンモニウムプロマイド０．６４ｇ（１mol％）を入れ、ジクロロエチルホルマール３４．６ｇ（０．２mol）をトルエン３０ｇに溶解し、９０℃で３０分滴下し、さらに５時間反応させた。反応後、有機相を分離し減圧下９０℃で濃縮した後、環状ポリスルフィドII−１を４５．０ｇ（収率９７．８％）を得た。得られた環状ポリスルフィドはＧＰＣで確認したところ数平均分子量５７０であった。
【００６３】
実施例II−１
１，２−ジクロロエタン１．９８ｇ（０．０２mol）と３０％多硫化ソーダ（Ｎａ2Ｓ4）水溶液１１９７ｇ（２mol）とをトルエン５００ｇの混合溶媒中、テトラブチルアンモニウムプロマイド０．６４ｇ（０．１mol％）を入れ、５０℃で２時間反応させた。続いて、ジクロロエチルホルマール３１１．０ｇ（１．８mol）をトルエン３００ｇに溶解し、反応温度を９０℃に上げ、１時間滴下し、さらに５時間反応させた。反応後、有機相を分離し減圧下９０℃で濃縮した後、環状ポリスルフィドII−２を４０５ｇ（収率９６．９％）で得た。得られた環状ポリスルフィドはＧＰＣで確認したところ数平均分子量５３０であった。
【００６４】
実施例II−２
１，２−ジクロロエタン１．９８ｇ（０．０２mol）と３０％多硫化ソーダ（Ｎａ2Ｓ4）水溶液１１９．７ｇ（０．２mol）をトルエン５０ｇの混合溶媒中、テトラブチルアンモニウムプロマイド０．６４ｇ（１mol％）を入れ、５０℃で２時間反応させた。続いて、ジクロロエチルホルマール３１．１ｇ（０．１８mol）をトルエン３０ｇに溶解し、反応温度を９０℃に上げ、３０分滴下し、さらに５時間反応させた。反応後、有機相を分離し減圧下９０℃で濃縮した後、環状ポリスルフィドIX−３を４３．８ｇ（収率９８％）で得た。得られた環状ポリスルフィドはＧＰＣで確認したところ数平均分子量６３０であった。
【００６５】
【表５】
2007107015.tif 000007
【００６６】
標準例II−２、実施例II−３〜II−４及び比較例II−１
サンプルの調製
表II−２に示す配合において、加硫促進剤と硫黄を除く成分を密閉型ミキサーで混練し、マスターバッチを得た。このマスターバッチに加硫促進剤と硫黄をオープンロールで混練し、ゴム組成物を得た。
【００６７】
次に得られたゴム組成物を１５×１５×０．２cmの金型中で１５０℃で３０分間加硫して加硫ゴムシートを調製し、以下に示す試験法で加硫ゴムの物性を測定した。結果は表II−２に示す。
【００６８】
ゴム物性評価試験法
１００％及び３００％モジュラス（MPa）：ＪＩＳ  Ｋ６２５１に準拠して測定
破断強度ＴＢ（MPa）：ＪＩＳ  Ｋ６２５１に準拠して測定
破断伸びＥＢ（％）：ＪＩＳ  Ｋ６２５１に準拠して測定
【００６９】
【表６】
2007107015.tif 000008
【００７０】
表II−２脚注
＊１：ＲＳＳ  ＃３
＊２：東海カーボン（株）製シーストＮ
＊３：正同化学（株）製亜鉛華３
＊４：花王（株）製ビーズステアリン酸
＊５：大内新興化学（株）製ノクラック６Ｃ
＊６：大内新興化学（株）製ノクセラーＮＳ−Ｆ
＊７：軽井沢精錬所（株）製油処理硫黄
＊８：標準例II−１参照
＊９：実施例II−１参照
＊１０：実施例II−２参照
【００７１】
本発明によれば、以上の通り、２種類以上のジハロゲン化合物を用いて金属の多硫化物と縮合反応させることにより、ゴム組成物中に加硫剤として配合した場合に、ゴム組成物の粘度上昇を超えず、また加硫効率の低下も生ずることなく耐熱老化性が優れるゴム組成物を得ることができるので空気入りタイヤ用として有用である。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明に従ったゴム組成物は、高いグリップ性能、破壊強度、グリップ持続性、ウェット性能、氷雪路性能、耐久性、操縦安定性を改良することができるので、例えば氷雪路用空気入りタイヤのトレッドのキャップ部やベース部として有用である。