(57)【要約】【課題】ウェット性能を維持しながら、転がり抵抗を低減することができるタイヤトレッド用ゴム組成物を提供する。【解決手段】スチレンブタジエンゴムを含むジエン系ゴムに、シリカと、シランカップリング剤を配合するとともに、カルシウムを含まないキチンそのものからなるキチン粉末を配合したタイヤトレッド用ゴム組成物である。キチン粉末は、ジエン系ゴム１００重量部に対して、５〜３０重量部配合されることが好ましい。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
スチレンブタジエンゴムを含むジエン系ゴムに、シリカと、シランカップリング剤と、キチン粉末を配合してなるタイヤトレッド用ゴム組成物。
【請求項２】
前記ジエン系ゴム１００重量部に対して、キチン粉末を５〜３０重量部配合してなる、請求項１記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気入りタイヤのトレッドに用いられるゴム組成物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近の空気入りタイヤの開発においては、湿潤路面でのグリップ性能であるウェット性能と、低燃費性に寄与する低転がり抵抗性とのバランスを向上することができるシリカを充填剤、即ちフィラーとして配合することが多い。
【０００３】
かかるシリカは、一般にジエン系ゴムに対する分散性に劣ることから、シリカとジエン系ゴムとの親和性を向上するために、シランカップリング剤が広く用いられている（下記特許文献１参照）。しかしながら、シリカとシランカップリング剤を併用するだけでは、その改良は不十分である。
【０００４】
一方、下記特許文献２には、タイヤ用ゴム組成物において、耐摩耗性を改良するために、ジエン系ゴムに、デンプンとセルロースを配合することが提案されている。これらのデンプンやセルロースは、キチンと同様、多糖類であるが、キチンほど強固な性質を持っていないため、シリカ配合における上記特性の改良効果は不十分である。
【０００５】
また、下記特許文献３には、石油外資源からなる原材料で構成されるエコタイヤと称されるタイヤが提案されている。同文献では、カーボンブラックを代替するものとしてキチンが記載されているが、石油外資源からなる原材料のひとつとして単に列挙されたものにすぎず、キチンをシランカップリング剤とともに配合することで、シリカ配合における上記特性の優れた改良効果を発揮する点については何ら開示されていない。また、同文献は、石油外資源を用いることを要旨として、ゴム成分としては合成ゴムに代えて天然ゴムを用いており、そのため、スチレンブタジエンゴムを主成分とするシリカ配合のゴム組成物の改良に対して示唆を与えるものではない。
【０００６】
また、下記特許文献４には、タイヤトレッド用ゴム組成物において、ゴム成分にキチン含有物質の粉体加工品を配合する点が開示されている。しかしながら、この文献は、スタッドレスタイヤにおけるスパイク効果の発現を目的として、カルシウムを含むキチン質ないしキチン含有物質を用いている。そのため、カルシウムを含まないキチンそのものの粉末を用いる点についても、また、キチン粉末をシランカップリング剤と組み合わせることにより、フィラーとしての効果が現れ、夏用タイヤにおける転がり抵抗の低減がなされる点についても開示されていない。
【特許文献１】特開平１１−２６９３０５号公報
【特許文献２】特開２００５−１３３０２５号公報
【特許文献３】特開２００４−３５２９９５号公報
【特許文献４】特開平０５−２８７１３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、以上に鑑み、スチレンブタジエンゴムを含むシリカ配合のゴム組成物において、ウェット性能を維持しながら、転がり抵抗を低減することができるタイヤトレッド用ゴム組成物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】
【０００８】
本発明者は、上記課題に鑑みて鋭意検討していく中で、スチレンブタジエンゴムを含むシリカ配合のゴム組成物において、カルシウムを含まないキチンそのものの粉末を用い、これをシランカップリング剤と組み合わせることにより、ウェット性能と低転がり抵抗性とを両立するというシリカ配合の特性が更に改良されることを見い出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明に係るタイヤトレッド用ゴム組成物は、スチレンブタジエンゴムを含むジエン系ゴムに、シリカと、シランカップリング剤と、キチン粉末を配合してなるものである。
【発明の効果】
【００１０】
このようにシリカ配合において、キチン粉末を配合することにより、ウェット性能を維持しながら、転がり抵抗を低減することができる。
【００１１】
キチン粉末は、ジエン系ゴム１００重量部に対して、５〜３０重量部配合されることが好ましく、これにより、ウェット性能と耐摩耗性を維持しながら、転がり抵抗を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施に関連する事項について詳細に説明する。
【００１３】
本発明に係るゴム組成物において、ゴム成分としては、タイヤトレッド用であることから、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）を含むジエン系ゴムが用いられる。該ジエン系ゴムは、スチレンブタジエンゴムの単独使用でもよく、又は、スチレンブタジエンゴムと他のジエン系ゴムとの併用でもよい。他のジエン系ゴムと併用する場合、スチレンブタジエンゴムが主成分となるように、スチレンブタジエンゴム５０重量％以上と、他のジエン系ゴム５０重量％以下のブレンドゴムとすることが好ましく、より好ましくは、スチレンブタジエンゴム７０重量％以上と、他のジエン系ゴム３０重量％以下のブレンドゴムとすることである。
【００１４】
スチレンブタジエンゴムとブレンドする他のジエン系ゴムとしては、特に限定されず、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−イソプレン共重合体ゴム、ブタジエン−イソプレン共重合体ゴム、スチレン−イソプレン−ブタジエン共重合体ゴム、ニトリルゴム（ＮＢＲ）などが挙げられ、これらはそれぞれ単独で用いても２種以上併用してもよい。
【００１５】
上記ゴム組成物に配合されるシリカとしては、特に限定されないが、含水珪酸を主成分とする湿式シリカを用いることが好ましい。シリカの比表面積（ＩＳＯ  ５７９４／１に準じて測定されるＢＥＴ法）は、特に限定されないが、１００〜３００ｍ２／ｇであることが、タイヤトレッド用として好ましい。
【００１６】
シリカの配合量は、本発明の効果を損なわない範囲内であればよく、特に限定されない。通常は、ゴム成分１００重量部に対して２０〜１００重量部配合されることが好ましく、より好ましくは５０〜９０重量部である。なお、シリカの配合量が多すぎると、加工性が損なわれる。
【００１７】
上記ゴム組成物に配合されるキチン粉末は、カルシウムを含まないキチンそのものの粉末である。キチンとは、β−１，４−ポリ−Ｎ−アセチル−Ｄ−グルコサミンのことであり、直鎖型の含窒素多糖で、ムコ多糖の一種である。本発明では、甲殻類の殻などのキチン含有物質から、塩酸処理などの精製工程を得てカルシウムやタンパク質などを除去・精製したものが用いられる。このようなキチンそのものの粉末を用いることにより、転がり抵抗の低減効果を発揮することができる。
【００１８】
キチンはカニやエビなどの甲殻類の殻などを構成する成分であることから分かるように、強固な性質を持っているため、キチン粉末は、カーボンブラックやシリカのように充填剤として用いることが可能であると考えられる。一方、カーボンブラックやシリカとは異なり、適度な柔軟性を併せ持つため、転がり抵抗の低減などの特性改良が行われると考えられる。また、キチンの化学構造に含まれるＯＨ基がシランカップリング剤を介してジエン系ゴムと結合することにより補強性が高まり、転がり抵抗の低減効果を発揮すると考えられる。
【００１９】
キチン粉末の粒径は、平均粒径＝０．１〜２０μｍであることが好ましく、より好ましくは０．１〜１０μｍである。平均粒径が大きすぎると、フィラーとしての補強性が発揮されにくくなり、耐摩耗性が低下する。ここで、平均粒径は、島津製作所製のレーザー回折式粒度分布測定装置「ＳＡＬＤ−２０００Ａ」を用いて測定した値である。
【００２０】
キチン粉末の配合量は、ジエン系ゴム１００重量部に対して、５〜３０重量部であることが好ましく、より好ましくは１０〜２０重量部である。キチン粉末の配合量が少なすぎると、その効果が不十分であり、逆に多すぎると、耐摩耗性が悪化する。
【００２１】
上記ゴム組成物に配合されるシランカップリング剤は、一般にはシリカとジエン系ゴムを結合するものであるが、本発明では、更に、キチン粉末とジエン系ゴムの結合を促進するために配合される。シランカップリング剤としては、従来からシリカとともにゴム組成物に使用されるものであればよく、例えば、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィド、ビス（２−トリエトキシシリルエチル）テトラスルフィド、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、３−ニトロプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシランなどが挙げられる。
【００２２】
シランカップリング剤の配合量は、本発明の効果を損なわない範囲内であればよく、特に限定されないが、シリカとキチン粉末の合計量１００重量部に対して、５〜１５重量部配合されることが好ましく、より好ましくは６〜１０重量部である。
【００２３】
本発明に係るゴム組成物には、上記の各成分の他に、カーボンブラック等の他の充填剤、老化防止剤、亜鉛華、ステアリン酸、軟化剤、硫黄などの加硫剤、加硫促進剤、加硫遅延剤など、タイヤ用組成物に通常配合される各種添加剤を配合することができる。
【００２４】
本発明に係るゴム組成物は、例えば、バンバリーミキサー、ニーダー、ローラーなどの混練機を用いて混練りすることにより得られ、常法に従い加硫成形することにより、各種空気入りタイヤのトレッドゴムを構成することができる。
【実施例】
【００２５】
以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００２６】
バンバリーミキサーを使用し、下記表１に示す配合に従い、実施例及び比較例の各タイヤトレッド用ゴム組成物を調製した。なお、シリカは、キチン粉末、デンプン又はセルロースの増量に従い、フィラー全体としての補強性が同様となるように、適宜減量した。表１中の各成分は以下の通りである。
【００２７】
・Ｅ−ＳＢＲ：ＪＳＲ株式会社製「ＳＢＲ１５０２」、
・シリカ：東ソー・シリカ工業株式会社製「ニップシールＡＱ」、ＢＥＴ比表面積＝２１５ｍ２／ｇ）、
・シランカップリング剤：デグッサ社製「Ｓｉ７５」（ビス−（３−トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィド）。
【００２８】
・キチン粉末：ナカライテスク株式会社製「キチン（粉末）」（蟹の殻から精製されたキチン粉末。平均粒径＝１．０μｍ）、
・デンプン：ナカライテスク株式会社製「馬鈴薯でんぷん」、
・セルロース：ナカライテスク株式会社製「セルロース」。
【００２９】
各ゴム組成物には、共通配合として、ジエン系ゴムであるＥ−ＳＢＲ１００重量部に対し、アロマオイル（ジャパンエナジー株式会社製「プロセスＸ−１４０」）４０重量部、ステアリン酸（花王株式会社製「ルナックＳ−２０」）２重量部、ワックス（大内新興化学工業株式会社製「サンノック」）２重量部、亜鉛華（三井金属鉱業株式会社製「亜鉛華１号」）２重量部、老化防止剤６Ｃ（大内新興化学工業株式会社製「ノクラック６Ｃ」）２重量部、硫黄（細井化学工業株式会社製「ゴム用粉末硫黄１５０メッシュ」）２重量部、加硫促進剤ＣＢＳ（大内新興化学工業株式会社製「ノクセラーＣＺ」）２重量部を配合した。
【００３０】
得られた各ゴム組成物を用いてキャップ／ベース構造のトレッドを有するタイヤのキャップトレッドに適用し、２０５／６５Ｒ１５  ９４Ｈの空気入りラジアルタイヤを常法に従い製造し、転がり抵抗とウェット性能と耐摩耗性を評価した。各評価方法は、以下の通りである。
【００３１】
・転がり抵抗：使用リムを１５×６．５ＪＪとしてタイヤを装着し、空気圧２３０ｋＰａ、荷重４５０ｋｇｆとして、転がり抵抗測定用の１軸ドラム試験機にて２３℃で８０ｋｍ／ｈで走行させたときの転がり抵抗を測定した。結果は、コントロールである比較例１の値を１００とした指数で表示した。指数が小さいほど、転がり抵抗が小さく、従って燃費性に優れることを示す。
【００３２】
・ウェット性能：２０００ｃｃの国産ＦＦ車に各タイヤを４本装着し、２〜３ｍｍの水深で水をまいたアスファルト路面上を走行し、９０ｋｍ／ｈでＡＢＳを作動させて２０ｋｍ／ｈまで減速時の制動距離を測定した。結果は、コントロールである比較例１の値を１００とした指数で表示した。指数が大きいほどウェット性能に優れることを示す。
【００３３】
・耐摩耗性：２０００ｃｃの国産ＦＦ車に各タイヤを４本装着し、乾燥アスファルトの一般路面において５０００ｋｍ毎にローテーションしながら、２万ｋｍ走行後のトレッド残溝深さから摩耗量を求めた。結果は、コントロールである比較例１の値を１００とした指数で表示した。指数が大きいほど耐摩耗性に優れることを示す。
【表１】
2009029992.tif 000002
【００３４】
表１に示すように、キチン粉末を配合した実施例１〜７であると、ウェット性能を実質的に損なうことなく、転がり抵抗が低減していた。特に、キチン粉末の配合量を１０重量部以上とすることで、優れた転がり抵抗の低減効果が確認された。なお、キチン粉末の配合量が４０重量部である実施例５では、転がり抵抗の低減効果には優れていたが、耐摩耗性が悪化していた。キチン粉末の配合量を１０〜３０重量部、より好ましくは１０〜２０重量部とすることで、ウェット性能及び耐摩耗性を確保しつつ、転がり抵抗を大幅に低減することができた。
【００３５】
これに対し、キチン粉末の代わりに、デンプンを配合した比較例２では、転がり抵抗の低減効果が不十分であり、ウェット性能の悪化も認められた。また、セルロースを配合した比較例３では、転がり抵抗の低減効果はほとんど得られず、耐摩耗性が悪化していた。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明によれば、スチレンブタジエンゴムを含むシリカ配合のゴム組成物に、キチン粉末をシランカップリング剤とともに配合することにより、ウェット性能を維持しながら、転がり抵抗を低減することができるので、乗用車用ラジアルタイヤを始めとする各種空気入りタイヤのトレッドに好適に用いることができ、タイヤの燃費性を向上することができる。