(57)【要約】【課題】優れた加工性を有する一方で、硬度の低下を抑制し、且つ、耐破断性および低発熱性を良好にすることを可能にしたタイヤ用ゴム組成物。【解決手段】天然ゴムおよび／またはイソプレンゴムを少なくとも８０質量％含むジエン系ゴム１００質量部に対して、窒素吸着比表面積が５０〜１２０ｍ2／ｇのカーボンブラックを３０〜８０質量部、硫黄を３〜１０質量部、有機酸コバルト塩を０．１〜１０質量部、ガラス転移温度が−７５℃以下のカシューオイルを１〜３０質量部配合する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
天然ゴムおよび／またはイソプレンゴムを少なくとも８０質量％含むジエン系ゴム１００質量部に対して、窒素吸着比表面積が５０〜１２０ｍ2／ｇのカーボンブラックを３０〜８０質量部、硫黄を３〜１０質量部、有機酸コバルト塩を０．１〜１０質量部、ガラス転移温度が−７５℃以下のカシューオイルを１〜３０質量部配合したことを特徴とするタイヤ用ゴム組成物。
【請求項２】
メチレン供与体を前記カシューオイル１００質量％に対して１０〜１００質量％配合した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】
請求項１または２に記載のタイヤ用ゴム組成物を、スチールコードが埋設された補強層のコートゴムに用いたことを特徴とする空気入りタイヤ。
【請求項４】
前記補強層がベルト層であることを特徴とする請求項３に記載の空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、優れた加工性を有する一方で、硬度の低下を抑制し、且つ、耐破断性および低発熱性を良好にすることを可能にしたタイヤ用ゴム組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、タイヤ用ゴム組成物において、加工性を改善するために軟化剤（例えば、処理留出物芳香族系留出物（ＴＤＡＥ）やエポキシ化パーム油等）を配合することが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。しかしながら、加工性を改善するために軟化剤を多量に配合すると、得られるタイヤ用ゴム組成物の硬度が低下するという問題がある。
【０００３】
一方で、カーボンブラックやシリカ等の補強性フィラーを配合することで、タイヤ用ゴム組成物の硬度が向上することが知られているので、上述の軟化剤を用いる際に、これら補強性フィラーを充分に多く用いることで、硬度の低下を防止することが考えられる（例えば、特許文献１には、シリカを配合することが記載される）。しかしながら、補強性フィラーを増量すると、タイヤ用組成物の発熱や破断物性が悪化する傾向があるため、硬度の低下を抑制できたとしても、タイヤ用ゴム組成物として求められる低発熱性や耐破断性に悪影響が出るという問題がある。そのため、これら性能をバランスよく両立する対策が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７‐０９９８９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、優れた加工性を有する一方で、硬度の低下を抑制し、且つ、耐破断性および低発熱性を良好にすることを可能にしたタイヤ用ゴム組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成する本発明のタイヤ用ゴム組成物は、天然ゴムおよび／またはイソプレンゴムを少なくとも８０質量％含むジエン系ゴム１００質量部に対して、窒素吸着比表面積が５０〜１２０ｍ2／ｇのカーボンブラックを３０〜８０質量部、硫黄を３〜１０質量部、有機酸コバルト塩を０．１〜１０質量部、ガラス転移温度が−７５℃以下のカシューオイルを１〜３０質量部配合したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、天然ゴムおよび／またはイソプレンゴムを含むジエン系ゴムに対して、特定の窒素吸着比表面積を有するカーボンブラック、硫黄、および有機酸コバルト塩を配合したゴム組成物に、更に特定のガラス転移温度を有するカシューオイルを配合しているので、カシューオイルが軟化剤として機能して加工性が得られる一方で、カシューオイルが熱硬化性を有するため、加硫後にはタイヤ用ゴム組成物として充分な硬度が得られる。そのため、発熱や破断性能を低下させる傾向を有するカーボンブラック等の補強性フィラーを増量する必要がなくなり、ベースとなるゴム組成物の特性を維持したまま、高硬度と優れた耐破断性および低発熱性を両立することができる。
【０００８】
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、メチレン供与体を前記カシューオイル１００質量％に対して１０〜１００質量％配合することが好ましい。
【０００９】
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、スチールコードが埋設された補強層のコートゴムに用いることが好ましい。特に、その補強層がベルト層であることが好ましい。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明のゴム組成物において、ゴム成分はジエン系ゴムであり、例えば、天然ゴムおよび／またはイソプレンゴムを必ず含む。天然ゴム、イソプレンゴムとしては、タイヤ用ゴム組成物に通常用いられるゴムを使用することができる。天然ゴムおよび／またはイソプレンゴムの含有量は、ジエン系ゴム１００質量％中８０質量％以上、好ましくは９０質量％以上である。これらゴムの含有量が８０質量％よりも少ないと、本発明の所望の効果が充分に得られない虞がある。
【００１１】
本発明のゴム組成物は、天然ゴム、イソプレンゴム以外の他のジエン系ゴムを含有してもよい。他のジエン系ゴムとしては、例えばブタジエンゴム、スチレン‐ブタジエンゴム、アクリロニトリル‐ブタジエンゴム等が挙げられる。なかでもブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴムが好ましい。これら他のジエン系ゴムは、単独又は任意のブレンドとして使用することができる。
【００１２】
本発明のゴム組成物は、ジエン系ゴム１００質量部に対し、カーボンブラックを３０〜８０質量部、好ましくは４０〜７０質量部配合する。このようにカーボンブラックを配合することで、ゴム組成物の強度を向上することができる。カーボンブラックの配合量が３０質量部よりも少ないと、加硫後のゴム組成物の硬度が充分に得られない。カーボンブラックの配合量が８０質量部よりも多いと、ゴム組成物の６０℃におけるｔａｎδが大きくなるため、低発熱性を向上することができない。
【００１３】
本発明のゴム組成物に使用するカーボンブラックは、窒素吸着比表面積が５０〜１２０ｍ2／ｇ、好ましくは７０〜９９ｍ2／ｇである。このように特定の窒素吸着比表面積を有するカーボンブラックを用いることで、引張特性と発熱特性とを高度に両立することができる。カーボンブラックの窒素吸着比表面積が５０ｍ2／ｇよりも小さいと、加硫後のゴム組成物の硬度が不足する。カーボンブラックの窒素吸着比表面積が１２０ｍ2／ｇ、よりも大きいと、ゴム組成物の６０℃におけるｔａｎδが大きくなるため、低発熱性が得られなくなる。尚、カーボンブラックの窒素吸着比表面積は、ＪＩＳ  Ｋ６２１７‐２に準拠して測定するものとする。
【００１４】
本発明のゴム組成物は、ジエン系ゴム１００質量部に対し、硫黄を３〜１０質量部、好ましくは４〜８質量部配合する。このように硫黄を配合することで、引張特性と発熱特性とを高度に両立することができる。このとき、硫黄の配合量が３質量部よりも少ないと、発熱特性が悪化する。硫黄の配合量が１０質量部よりも多いと、引張特性が悪化する。
【００１５】
本発明のゴム組成物は、ジエン系ゴム１００質量部に対し、有機酸コバルト塩を０．１〜１０質量部、好ましくは０．５〜３．０質量部配合する。このように有機酸コバルト塩を配合することで、ワイヤーに対する優れた接着性を確保することができる。このとき、有機酸コバルト塩の配合量が０．１質量部よりも少ないと、ワイヤーとの接着性が悪化する。有機酸コバルト塩の配合量が１０質量部よりも多いと、耐老化性が悪化する。
【００１６】
本発明のゴム組成物には、更に、ジエン系ゴム１００質量部に対し、ガラス転移温度が−７５℃以下のカシューオイルが１〜３０質量部配合される。このようにガラス転移温度が−７５℃以下のカシューオイルを配合することにより、カシューオイルが軟化剤として機能することでゴム組成物の加工性を向上する一方で、カシューオイルの熱硬化性により加硫後のゴム組成物の硬度が低下することを防止することができる。そのため、従来の軟化剤を用いる場合のように、硬度の低下を防止するための配合剤（例えば、カーボンブラック等の補強性フィラー）を追加または増加する必要がなくなり、タイヤ用ゴム組成物として充分な硬度と耐破断性および低発熱性をバランス良く両立することが可能になる。また、カシューオイルは天然由来の材料であるため、環境負荷を低減するには有利である。
【００１７】
カシューオイルの配合量はジエン系ゴム１００質量部に対し、１〜３０質量部、好ましくは２〜１０質量部である。カシューオイルの配合量が１質量部よりも少ないと、カシューオイルが少な過ぎるため、加工性を改善することができない。カシューオイルの配合量が３０質量部よりも多いと、ゴム組成物の硬度が大幅に高まるため、耐破断性および低発熱性が悪化する。
【００１８】
本発明において、カシューオイルとは、カシューの種子（カシューナッツ）の殻部分から得られる常温で液状の油脂である。特に、搾油後に加熱処理が施されて、主成分のアナカルド酸が脱炭酸されて、カルダノールが主成分となった工業用カシューオイルを指す。尚、工業用カシューオイルは、主成分であるカルダノールの他に、カードルや２‐メチルカードルを含む。
【００１９】
カシューオイルのガラス転移温度はカシューオイル中のモノマーの比率により変化し、モノマー比率が高いほどガラス転移温度が低くなる。
【００２０】
本発明では、上述のようにガラス転移温度が−７５℃以下のカシューオイルを用いるが、ガラス転移温度が−７５℃よりも高いカシューオイルを用いた場合、カシューオイルの物性の温度依存性に起因して、６０℃におけるｔａｎδが悪化する。即ち、低発熱性が悪化する。尚、ガラス転移温度が−７５℃以下のカシューオイルを用いた場合には、ｔａｎδが悪化するピークの温度が低温側にシフトするため、６０℃におけるｔａｎδが悪化を防ぐことができ、タイヤ用ゴム組成物として用いる場合には優れた低発熱性が発揮される。
【００２１】
本発明では、上述のように特定のカシューオイルを配合することで、従来の軟化剤を用いる場合のように、硬度の低下を防止するための配合剤（例えば、カーボンブラック等の補強性フィラー）を追加または増加する必要がない。そのため、補強性フィラーの配合量を通常ゴム組成物において用いられる程度の量から増加させる必要がなくなる。具体的には、補強性フィラーの配合量を、ジエン系ゴム１００質量部に対して、例えば４０〜６０質量部の範囲にすることができる。このように補強性フィラーの配合量を低く抑えることができるので、多量の補強性フィラーによって低発熱性や耐破断性が阻害されることがなくなり、優れた加工性と高硬度と良好な耐破断性および低発熱性をバランスよく両立するには有利になる。
【００２２】
本発明のタイヤ用ゴム組成物では、硬化剤としてメチレン供与体を配合することが好ましい。メチレン供与体の配合量は、カシューオイル１００質量％に対して好ましくは１０〜１００質量％、より好ましくは２０〜９０質量％である。このようにカシューオイル（軟化剤）に対して、硬化剤として特定の量のメチレン供与体を配合することで、加工性、耐破断性、および低発熱性を維持しながら、ゴム硬度を向上することができる。メチレン供与体の配合量が１０質量％未満であると、ゴム硬度を高める効果が十分に得られない。メチレン供与体の配合量が１００質量％を超えると、耐破断性が低下する。また、メチレン供与体以外の硬化剤を用いると、加工性や耐破断性や低発熱性を維持することが難しくなる。メチレン供与体としては、本発明の効果の観点から、例えばＨＭＭＭ（ヘキサメトキシメチロールメラミンの部分縮合物）、ＰＭＭＭ（ヘキサメチロールメラミンペンタメチルエーテルの部分縮合物）のようなメラミン誘導体を用いることが好ましい。
【００２３】
本発明のタイヤ用ゴム組成物には、加硫又は架橋剤、加硫促進剤、加工助剤、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使用され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ゴム組成物とし、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。
【００２４】
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、公知のゴム用混練機械、例えば、バンバリーミキサー、ニーダー、ロール等を使用して、上記各成分を混合することによって製造することができる。
【００２５】
上述のように、加工性に優れ、且つ、高硬度で耐破断性および低発熱性が良好な本発明のタイヤ用ゴム組成物は、例えば、空気入りタイヤ中のスチールコードが埋設された補強層において、スチールコードを被覆するコートゴムに用いるのに好適である。特に、ベルト層（即ち、ベルト層を構成するベルトコードを被覆するコートゴム）に用いることが好ましい。これにより、補強層（ベルト層）の硬度、耐破断性、低発熱性を向上して、タイヤ性能を改善することができる。
【００２６】
以下、実施例によって本発明をさらに説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００２７】
表１に示す配合からなる１５種類のゴム組成物（標準例、比較例１〜６、実施例１〜８）を、それぞれ加硫促進剤及び硫黄を除く配合成分を秤量し、１．８Ｌの密閉式バンバリーミキサーで５分間混練し、温度１５０℃でマスターバッチを放出し室温冷却した。その後このマスターバッチを１．８Ｌの密閉式バンバリーミキサーに供し、加硫促進剤及び硫黄を加え２分間混合し、タイヤ用ゴム組成物を調製した。
【００２８】
得られた１５種類のタイヤ用ゴム組成物について、下記に示す方法により、加工性（ムーニー粘度）の評価を行った。
【００２９】
加工性（ムーニー粘度）
得られたゴム組成物のムーニー粘度をＪＩＳ  Ｋ６３００に準拠して、ムーニー粘度計にてＬ型ロータ（３８．１ｍｍ径、５．５ｍｍ厚）を使用し、予熱時間１分、ロータの回転時間４分、１００℃、２ｒｐｍの条件で測定した。得られた結果は、標準例の値を１００とする指数として、表１の「加工性」の欄に示した。この指数値が小さいほど粘度が小さく加工性が優れることを意味する。
【００３０】
また、得られた１５種類のゴム組成物を、それぞれ所定形状の金型中で、１５０℃、３０分間加硫して試験片を作製し、下記に示す方法により、硬度、耐破断性、発熱性（６０℃におけるｔａｎδ）の評価を行った。
【００３１】
硬度
得られた試験片を用いＪＩＳ  Ｋ６２５３に準拠しデュロメータのタイプＡにより温度２０℃で測定した。得られた結果は、標準例の値を１００として、表１の「硬度」の欄に示した。この指数値が大きいほど、硬度が高いことを意味する。
【００３２】
耐破断性
得られた試験片から、ＪＩＳ  Ｋ６２５１に準拠してＪＩＳ３号ダンベル型試験片（厚さ２ｍｍ）を打ち抜き、５００ｍｍ／分の引張り速度で試験を行い、引張り破断強度を測定した。得られた結果は、標準例のそれぞれの値を１００とする指数として、表１の「耐破断性」の欄に示した。この指数値が大きいほど破断強度が良好で、耐破断性に優れることを意味する。
【００３３】
低発熱性（６０℃におけるｔａｎδ）
得られた試験片をＪＩＳ  Ｋ６３９４に準拠して、東洋精機製作所社製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、温度６０℃における損失正接ｔａｎδを測定した。得られた結果は、標準例の値を１００とする指数として、表１の「低発熱性」の欄に示した。この指数値が小さいほど、発熱性が低いことを意味する。
【００３４】
【表１】
2017002126.tif 000002
【００３５】
なお、表１において使用した原材料の種類を下記に示す。
−ＮＲ：天然ゴム、ＴＳＲ２０
−ＣＢ１：カーボンブラック、東海カーボン社製シースト３００（窒素吸着比表面積：８４ｍ2／ｇ）
−ＣＢ２：カーボンブラック、東海カーボン社製シーストＶ（窒素吸着比表面積：２７ｍ2／ｇ）
−酸化亜鉛：正同化学工業社製酸化亜鉛３種
−オイル１：昭和シェル石油社製エキストラクト４号Ｓ（ガラス転移温度：−４０℃）
−オイル２：昭和シェル石油社製プロセスオイル（ガラス転移温度：−８５℃）
−カシューオイル１：東北化工社製ＣＤ‐５Ｌ（ガラス転移温度：−６７℃）
−カシューオイル２：東北化工社製ＬＢ‐７０００（ガラス転移温度：−９８℃）
−カシューオイル３：東北化工社製ＬＢ‐３０２５（ガラス転移温度：−９２℃）
−加硫促進剤：大内新興化学社製ノクセラーＤＺ
−硫黄：四国化成工業社製ミュークロンＯＴ‐２０
−レゾルシン：田岡化学工業社製スミカノール６２０
−硬化剤：ヘキサメトキシメチロールメラミン（ＨＭＭＭ）、ＣＹＴＥＣ  ＩＮＤＵＳＴＲＩＥＳ社製ＣＹＲＥＺ  ９６４ＲＰＣ
【００３６】
表１から明らかなように実施例１〜８のタイヤ用ゴム組成物は、標準例に対して加工性、硬度、耐破断性、低発熱性を向上することが確認された。
【００３７】
一方、比較例１は、ガラス転移温度が高いオイル（非カシューオイル）を用いているので、硬度と低発熱性が悪化した。比較例２は、比較例１において硬度を補うためにカーボンブラックを増量しているが、カーボンブラックが過多であるため、耐破断性と低発熱性が悪化した。比較例３は、ガラス転移温度が−７５℃よりも低いオイルを用いているが、カシューオイルではないため、硬度と低発熱性が悪化した。
【００３８】
また、比較例４は、カシューオイルは用いているものの、そのガラス転移温度が−７５℃よりも高いため、低発熱性が悪化した。比較例５は、カシューオイルの配合量が多すぎるため、低発熱性が悪化した。比較例６は、窒素吸着比表面積が小さいカーボンブラックが配合されたため、硬度が悪化した。