JP6721962B2 - トレッド用ゴム組成物およびタイヤ - Google Patents

Description

本発明はトレッド用ゴム組成物とタイヤとに関する。

粒子状の有機化合物を含有するゴム組成物が知られている。特許文献１には、補強用充填剤の一部を有機化合物粒子―中空粒子状のスチレンアクリル系架橋型ポリマーなど―に置き換えることにより剛性および低発熱性・ウェット路面のグリップ性を改善する技術が記載されている。特許文献２には、微粒子と溶融した樹脂を物理的に混合して作製した微粒子含有有機粒子を含む発泡ゴム層 を有するタイヤにより氷上性能と耐摩耗性と工場での作業性とを改善する技術が記載されている。

特開２０００−２６６６０ 特開２００６−２７４１３６ 特開２０１１−１４８８９８ 特開２０１１−４６７７５

低燃費性能、湿潤路面における制動性能（以下、「ウェット性能」という）、耐摩耗性能などがタイヤには要求される。特許文献１で使用された中空粒子状のスチレンアクリル系架橋型ポリマーはウェット性能を向上できるが、低燃費性能と耐摩耗性能とを悪化させる。特許文献２で使用された 微粒子含有有機粒子も低燃費性能と耐摩耗性能とを悪化させる。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、低燃費性能、耐摩耗性能を悪化させることなくウェット性能を向上できるトレッド用ゴム組成物を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の構成を備える。すなわち本発明は、ゴム成分と、粒子内包マイクロカプセルとを含むトレッド用ゴム組成物に関する。粒子内包マイクロカプセルは、有機化合物からなるシェルと、シェル内に粒子とを含む。粒子内包マイクロカプセルにより低燃費性能、耐摩耗性能を悪化させることなくウェット性能を向上できる。湿潤路面での制動時に路面の微小な凹凸からトレッドゴムが受ける高周波数（１０ｋＨｚ付近）の振動を内包された粒子の運動エネルギーに変換することで吸収するためと考えられる。

本発明はまた、粒子内包マイクロカプセルを含むトレッドゴムを含むタイヤに関する。粒子内包マイクロカプセルを含有しないトレッドゴムを有するタイヤとくらべて本発明のタイヤはウェット性能がよい。

粒子内包マイクロカプセルの概略断面図である。 本発明の実施形態に係るタイヤの一部の概略断面図である。

本発明の実施形態に係るゴム組成物はゴム成分を含む。ゴム成分はたとえば、天然ゴム（ＮＲ）、ジエン系合成ゴムなどである。ジエン系合成ゴムはたとえば、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ゴム（ＳＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）などである。少なくとも１種のゴム成分を本発明の実施形態に係るゴム組成物は含むことができる。ゴム成分１００質量％中におけるスチレンブタジエンゴムの含有量は好ましくは５０質量％以上である。

図１に示すように、本発明の実施形態に係るゴム組成物は粒子内包マイクロカプセル２０をさらに含む。粒子内包マイクロカプセル２０は、粒子２２ａ、２２ｂ……、２２ｘ（以下、「粒子２２」と総称する。）と粒子２２を内包しているカプセル状有機化合物２１とを含む。カプセル状有機化合物２１の内部で粒子２２は動くことができる。

粒子内包マイクロカプセル２０の平均粒子径は好ましくは１μｍ以上、より好ましくは１０μｍ以上である。１μｍ未満だと、ウェット性能を向上できないことがある。粒子内包マイクロカプセル２０の平均粒子径は好ましくは１００μｍ以下、より好ましくは５０μｍ以下である。１００μｍをこえると、破壊特性が悪化するおそれがある。粒子内包マイクロカプセル２０の平均粒子径は走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で測定できる。

粒子２２の粒子径は好ましくは０．０１μｍ以上、より好ましくは０．１μｍ以上である。粒子２２の粒子径は好ましくは１０μｍ以下、より好ましくは５μｍ以下である。粒子径はＳＥＭで測定できる。

カプセル状有機化合物２１の内部に空間があることが好ましい。いっぽうカプセル状有機化合物２１の内部には液体などが存在してもよい。

カプセル状有機化合物２１は、通常のマイクロカプセル化剤として有用な架橋性モノマーを重合することにより形成することができる。たとえば、アクリロニトリルなどのニトリル系モノマー、アクリル酸、メタクリル酸などのカルボキシル基含有モノマー、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレートなどの（メタ）アクリル酸エステル系モノマーなどが挙げられる。これらの架橋性モノマーを２種以上用いた共重合体でもよい。粒子２２はたとえば粒子状の有機化合物、粒子状の無機化合物などである。粒子状の有機化合物はたとえば通常の樹脂粒子や、架橋樹脂粒子、カプセル状有機化合物２１を構成する架橋性モノマー重合体であってもよい。粒子状の無機化合物はたとえば酸化亜鉛、シリカ、クレイ、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、タルク、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化チタンなどである。

粒子内包マイクロカプセルは、たとえば水溶液中に分散させた有機溶媒と重合開始剤と、架橋性モノマーと、有機または無機粒子とを含む油滴中で重合をおこなうことにより作製することができる。

ゴム成分１００質量部に対して粒子内包マイクロカプセル２０の含有量は好ましくは１質量部以上、より好ましくは５質量部以上である。１質量部未満であると、ウェット性能を向上できないことがある。ゴム成分１００質量部に対して粒子内包マイクロカプセル２０の含有量は好ましくは２０質量部以下、より好ましくは１５質量部以下である。２０質量部をこえると、破壊特性が悪化するおそれがある。

本発明の実施形態に係るゴム組成物は充填剤としてシリカをさらに含むことができる。シリカはたとえば湿式シリカなどである。シリカの配合量は、特に限定しないが、ゴム成分１００質量部に対して１０〜１２０質量部であることが好ましく、より好ましくは２０〜１００質量部、さらに好ましくは３０〜８０質量部である。

本発明の実施形態に係るゴム組成物はシランカップリング剤をさらに含むことができる。シランカップリング剤はたとえば、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である。シリカ１００質量部に対してシランカップリング剤の含有量は５〜１５質量部であることが好ましい。

本発明の実施形態に係るゴム組成物はカーボンブラックをさらに含むことができる。たとえばＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ級のカーボンブラックである。ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ級が好ましい。ゴム成分１００質量部に対してカーボンブラックの含有量は５〜１２０質量部であることが好ましく、より好ましくは２０〜１００質量部、さらに好ましくは３０〜８０質量部である。

本発明の実施形態に係るゴム組成物はオイルをさらに含むことができる。オイルはたとえば、パラフィン系プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイル、芳香族系プロセスオイルなどである。

本発明の実施形態に係るゴム組成物は、亜鉛華、ステアリン酸、ワックス、老化防止剤、加硫剤、加硫促進剤などをさらに含むことができる。

加硫剤はたとえば硫黄などである。硫黄はたとえば、粉末硫黄、沈降硫黄、コロイド硫黄、不溶性硫黄、オイル処理硫黄などである。ゴム成分１００質量部に対して硫黄の含有量は好ましくは０．１〜１０質量部、より好ましくは０．５〜５質量部である。

加硫促進剤はたとえばスルフェンアミド系加硫促進剤、チウラム系加硫促進剤、チアゾール系加硫促進剤、チオウレア系加硫促進剤、グアニジン系加硫促進剤、ジチオカルバミン酸塩系加硫促進剤などである。ゴム成分１００質量部に対して加硫促進剤の含有量は好ましくは０．１〜５質量部である。

バンバリーミキサーやニーダなどの混合機で混練りをおこなうことにより本発明の実施形態に係るゴム組成物を作製できる。

本発明の実施形態に係るゴム組成物はタイヤのトレッドゴムに使用できる。本発明の実施形態に係るゴム組成物を用いて作製したトレッドゴムを含むタイヤは、粒子内包マイクロカプセル２０を含有しないトレッドゴムを有するタイヤとくらべてウェット性能がよい。

図２に示すように、本発明の実施形態に係るタイヤＴは、一対のビード部１と、ビード部１の各々からタイヤ径方向外側に延びるサイドウォール部２と、サイドウォール部２の各々のタイヤ径方向外側端に連なるトレッド部３とを含む。

一対のビード部１の間にはトロイド状のカーカス層７が設けられている。カーカス層７の内側には、空気圧を保持するためのインナーライナーゴム５が設けられている。ビード部１のカーカス層７の外側には、リム装着時にリムと接するリムストリップゴム４が設けられている。サイドウォール部２のカーカス層７の外側には、サイドウォールゴム９が設けられている。トレッド部３のカーカス層７の外側には、ベルト層６と、ベルト補強層８と、トレッドゴム１０とが設けられている。ベルト層６は複数枚のベルトプライを含む。ベルト補強層８は、コードとコードを被覆するトッピングゴムとを含む。

粒子内包マイクロカプセル２０をトレッドゴム１０は含む。粒子内包マイクロカプセル２０はトレッドゴム１０中に分散している。

未加硫のトレッドゴム１０を含む生タイヤをつくる工程と、生タイヤを加熱する工程とを含む方法によりタイヤＴを製造できる。未加硫のトレッドゴム１０はゴム組成物を含む。

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

［ゴム組成物の作製］
表１に記載にしたがって硫黄と加硫促進剤とを除く成分をバンバリーミキサーで混練りすることにより混合物を作製した。次いで、得られた混合物と硫黄と加硫促進剤とをバンバリーミキサーで混練りすることによりゴム組成物を作製した。表１の成分の詳細は以下のとおりである。
・スチレンブタジエンゴム：ＪＳＲ社製「ＳＢＲ１７２３」
・ブタジエンゴム：宇部興産社製「ＢＲ１５０」
・カーボンブラック：東海カーボン社製「シーストＫＨ」（ＨＡＦ）
・シリカ：東ソー社製「ニップシールＡＱ」
・オイル：ＪＸ日鉱日石エネルギー社製「ＪＯＭＯプロセスＮＣ１４０」
・シランカップリング剤：エボニック社製「Ｓｉ７５」
・亜鉛華：三井金属鉱業社製「１号亜鉛華」
・ステアリン酸：花王社製「ルナックＳ２０」
・ワックス：日本精蝋社製「ＯＺＯＡＣＥ−０３５５」
・老化防止剤：住友化学工業社製「アンチゲン６Ｃ」
・粒子内包マイクロカプセルａ：製造例１で作製した。平均粒子径１．５μｍのＰＥＧＤＭ粒子を内包している平均粒子径１５μｍのＰＥＧＤＭマイクロカプセル。
・粒子内包マイクロカプセルｂ：製造例１で作製した。平均粒子径３．５μｍのＰＥＧＤＭ粒子を内包している平均粒子径５０μｍのＰＥＧＤＭマイクロカプセル。
・粒子内包マイクロカプセルｃ：製造例２で作製した。平均粒子径０．３μｍの酸化チタン粒子を内包している平均粒子径６μｍのＰＥＧＤＭマイクロカプセル。
・粒子１：ＪＳＲ社製「ＸＴＰ８７７１」（平均粒子径０．８μｍの中空粒子状のスチレンアクリル系架橋型ポリマー）
・粒子２：製造例３で作製した。平均粒子径２０μｍのアルミナが分散している平均粒子径１００μｍのポリエチレン粒子。
・硫黄：鶴見化学工業社製「５％油処理粉末硫黄」
・加硫促進剤ＣＺ：住友化学工業社製「ソクシノールＣＺ」
・加硫促進剤Ｄ：三新化学工業社製「サンセラーＤＭ−Ｇ」

（製造例１―粒子内包マイクロカプセル試作品ａ、ｂ―）
架橋性モノマーとしてエチレングリコールジメタクリレート（ＥＧＤＭ）と、有機溶剤としてトルエンおよびヘキサデカンと、重合開始剤として和光純薬工業社製「ＶＰＳ−０５０１」(ポリジメチルシロキサンユニット含有高分子アゾ重合開始剤)とを用い、これらの均一溶液を直接膜乳化法を用い、均一な粒子としてポリビニルアルコール水溶液中に分散させ、懸濁液を作製、７０℃で３時間 重合をおこない、粒子内包マイクロカプセルを得た。粒子内包マイクロカプセルの粒子径は、膜の細孔径により制御した。

（製造例２―粒子内包マイクロカプセル試作品ｃ―）
メチルポリシロキサンを溶剤に溶かし、平均一次粒子径が０．３μｍの酸化チタンに添加混合して乾燥した後に、これを加熱することにより焼き付けて処理した表面処理酸化チタンを油滴中に分散させる―ということ以外は、粒子内包マイクロカプセル試作品ａ、ｂと同様の手法により粒子内包マイクロカプセルｃを作製した。

（製造例３―粒子２―）
ポリエチレン１００質量部とアルミナ１５質量部とをポリエチレンの融点以上の温度でバンバリーミキサーで混合した。得られた樹脂体を冷凍粉砕した後、篩い分けして、粒子２を得た。

［タイヤの作製］
各ゴム組成物をタイヤトレッド部に用いて、サイズ １９５／６５Ｒ１５の試験タイヤを作製し湿潤制動性能、転がり抵抗性能、耐摩耗性能を評価した。

［評価］
（湿潤制動性能）
２０００ｃｃのＦＦ車にタイヤを装着し、湿潤路面上で９０ｋｍ／ｈ走行からＡＢＳ作動させ、２０ｋｍ／ｈまで減速するために要した距離（以下、「制動距離」という）を測定した（ｎ＝１０の平均値）。比較例１を１００とした指数で制動距離の逆数を表示した。指数が大きいほど制動距離が短い―湿潤路面の制動性能に優れる―ことを意味する。

（転がり抵抗性能）
空気圧２３０ｋＰａ、荷重４．４ｋＮ、室温２３℃、８０ｋｍ／ｈの条件下 ＲＲ測定ドラムで転がり抵抗を測定した。比較例１の値を１００とした指数で転がり抵抗を表示した。指数が小さいほど転がり抵抗が小さい―良好である―ことを意味する。

（耐摩耗性能）
２０００ｃｃの４ＷＤ車にタイヤを装着し、１００００ｋｍ走行させた。２５００ｋｍ毎に左右ローテーションをおこなった。走行後の残溝の深さ（４本の平均値）を測定した。比較例１の値を１００とした指数で測定結果を表示した。指数が大きいほど耐摩耗性能が良好であることを意味する。

比較例１とくらべて、それぞれ粒子内包マイクロカプセルａを１０ｐｈｒ、１５ｐｈｒ配合した実施例１、２は転がり抵抗性能と耐摩耗性能とを同等レベルで維持しつつ、湿潤制動性能が良好であった。

比較例１とくらべて、粒子内包マイクロカプセルｂを配合した実施例３は転がり抵抗性能と耐摩耗性能とを同等レベルで維持しつつ、湿潤制動性能が良好であった。

比較例１とくらべて、粒子内包マイクロカプセルｃを配合した実施例４も転がり抵抗性能と耐摩耗性能とを同等レベルで維持しつつ、湿潤制動性能が良好であった。

比較例１とくらべて比較例２は湿潤制動性能が良好であったが、転がり抵抗性能と耐摩耗性能とが悪化した。

比較例１とくらべて比較例３は湿潤制動性能が良好であったが、転がり抵抗性能と耐摩耗性能とが悪化した。

Claims (5)

1. ゴム成分と、
   複数の粒子および前記複数の粒子を内包しているカプセル状有機化合物を含む粒子内包マイクロカプセルとを含み、
   前記カプセル状有機化合物の内部で前記複数の粒子が動くことができる、
   トレッド用ゴム組成物。
2. 前記ゴム成分１００質量部に対して前記粒子内包マイクロカプセルの含有量が１質量部〜２０質量部である請求項１に記載のトレッド用ゴム組成物。
3. 前記粒子内包マイクロカプセルの平均粒子径が１μｍ〜１００μｍである請求項１または２に記載のトレッド用ゴム組成物。
4. 前記粒子の粒子径が０．０１μｍ〜１０μｍである請求項１〜３のいずれかに記載のトレッド用ゴム組成物。
5. トレッドゴムを含み、
   複数の粒子および前記複数の粒子を内包しているカプセル状有機化合物を含む粒子内包マイクロカプセルを前記トレッドゴムは含み、
   前記カプセル状有機化合物の内部で前記複数の粒子が動くことができる、
   タイヤ。

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