JP2006282837A - タイヤトレッド用ゴム組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】 高いグリップ性能と良好な耐熱ダレ性を両立させたタイヤトレッド用ゴム組成物の提供。
【解決手段】 ジエン系ゴム５５〜９５重量部、トルエン膨潤指数が１６〜７０のジエン系ゴムゲル５〜４５重量部及びカーボンブラック７５〜１３３重量部を含んでなり、カーボンブラック（ＣＢ）の配合量とジエン系ゴムゲルの配合量（重量部）が式：
１．０＜ＣＢ配合量／（１００−ジエン系ゴムゲル配合量）＜１．４
を満足するタイヤトレッド用ゴム組成物。
【選択図】 なし

Description

本発明はタイヤトレッド用ゴム組成物に関し、更に詳しくは高いグリップ性能と良好な耐熱ダレ性を両立させたタイヤトレッド用ゴム組成物に関する。

高いグリップ性能が要求されるレース用トレッドコンパウンドの開発などの一環として高いグリップ性能を得るため、カーボンブラックを多量配合したり、ヒステリシスロスを増大させたゴムをキャップトレッドに用いたりしているが、これらの方法では、得られるゴム組成物が高発熱性となるため、耐ブロー性、熱ダレなどには不利になってしまうという問題がある。また、高いグリップ性能を得るためにゲルゴムを配合する技術もあるが（特許文献１参照）、ゲルゴム配合量とカーボンブラック配合量の関係を規定することで、高いグリップ性能と耐熱ダレ性を両立させるものはこれまでなかった。

国際公開第０２／０１０２７３号パンフレット

従って、本発明の目的は高いグリップ性能と良好な耐熱ダレ性を両立させたタイヤトレッド用ゴム組成物を提供することにある。

本発明に従えば、ジエン系ゴム５５〜９５重量部及びトルエン膨潤指数が１６〜７０のジエン系ゴムゲル５〜４５重量部（但し、ジエン系ゴムとジエン系ゴムゲルの合計量は１００重量部）、並びにカーボンブラック７５〜１３３重量部を含んでなり、カーボンブラック（ＣＢ）の配合量（重量部）とジエン系ゴムゲルの配合量（重量部）が式：
１．０＜ＣＢ配合量／（１００−ジエン系ゴムゲル配合量）＜１．４
を満足するタイヤトレッド用ゴム組成物が提供される。

本発明では、ジエン系ゴムゲルの配合量に従ってカーボンブラックの配合量を決定することによって、高いグリップ性能と良好な耐熱ダレ性を両立させたゴム組成物を得ることができる。

本発明者らは、前述の如く、ジエン系ゴム５５〜９５重量部、好ましくは６０〜９０重量部、及びトルエン膨潤指数が１６〜７０のジエン系ゴムゲル５〜４５重量部、好ましくは１０〜４０重量部（但しジエン系ゴムとジエン系ゴムゲルの合計配合量は１００重量部）、並びにカーボンブラック７５〜１３３重量部を、カーボンブラック（ＣＢ）の配合量（重量部）とジエン系ゴムゲルの配合量（重量部）が式：
１．０＜ＣＢ配合量／（１００−ジエン系ゴムゲル配合量）＜１．４
を満足するように配合することによって高いグリップ性能と良好な耐熱ダレ性を両立させたタイヤトレッド用ゴム組成物を得ることに成功した。

本発明に係るゴム組成物に配合するジエン系ゴムは、空気入りタイヤ、特にそのトレッド用として使用することができるジエン系ゴムであれば特に限定されないが、具体的には天然ゴム（ＮＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム、クロロプレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体ゴム、スチレン−イソプレン−ブタジエン共重合体ゴム、イソプレン−ブタジエン共重合体ゴムなどをあげることができる。これらの中でも、ジエン系ゴムが天然ゴム（ＮＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）及びポリブタジエンゴム（ＢＲ）から選ばれるものが好ましい。

本発明に係るゴム組成物に配合するジエン系ゴムゲルは、好ましくは共役ジエン単量体単位（例えば１，３−ブタジエン、２−メチル−１，３−ブタジエン、１，３−ペンタジエン、２−クロロ−１，３−ブタジエンを単量体として用いてなる）及び芳香族モノビニル単量体単位（例えばスチレン、ｏ−メチルスチレン、ｍ−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、２，４−ジメチルスチレン、ｏ−エチルスチレン、ｍ−エチルスチレン、ｐ−エチルスチレン、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルスチレン、α−メチルスチレン、α−メチル−ｐ−メチルスチレン、ｏ−クロルスチレン、ｍ−クロルスチレン、ｐ−クロルスチレン、ｐ−ブロモスチレン、２−メチル−４，６−ジクロルスチレン、２，４−ジブロモスチレンビニルナフタレンを単量体として用いてなる）を構成単位として含むゴムゲルであり、共役ジエン単量体単位を４０〜７５重量％、好ましくは４５〜６５重量％、更に好ましくは５０〜６０重量％、芳香族モノビニル単量体単位を６０〜２５重量％、好ましくは５５〜３５重量％、更に好ましくは５０〜４０重量％、多官能単量体単位を０〜１．５重量％、好ましくは０．１〜１．０重量％、更に好ましくは０．１〜０．５重量％、そして他のエチレン性不飽和単量体単位を０〜２０重量％、好ましくは０〜１５重量％、更に好ましくは０〜１０重量％からなり、トルエン膨潤指数が１６〜７０、好ましくは２０〜６５、より好ましくは３０〜６０のものが好適に使用される。

前記多官能性単量体単位を構成するために用いられる単量体としては、ゲル構造を効率良く形成するために用いられ、共役ジエン単量体と共重合しうる少なくとも２個、好ましくは２〜４個の炭素−炭素二重結合をもつ化合物が用いるのが望ましい。例えばジイソプロペニルベンゼン、ジビニルベンゼン、トリイソプロペニルベンゼン、トリビニルベンゼンなどの多価ビニル化合物；アクリル酸ビニル、メタクリル酸ビニル、メタクリル酸アリルなどのα，β−エチレン性不飽和カルボン酸の不飽和エステル化合物；フタル酸ジアリル、シアヌル酸トリアリル、イソシアヌル酸トリアリル、トリメリット酸トリアリル等の多価カルボン酸の不飽和エステル化合物；エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、プロピレングリコールジメタクリレートなどの多価アルコールの不飽和エステル化合物；１，２−ポリブタジエン、ジビニルエーテル、ジビニルスルホン、Ｎ，Ｎ’−ｍ−フェニルマレイミド等が挙げられる。これらは単独又は任意の混合物として使用することができる。なかでも、ジビニルベンゼンが好ましい。ジビニルベンゼンには、オルト体、メタ体及びパラ体があるが、単独で使用しても、これらの任意の混合物として使用してもよい。

前記他のエチレン性不飽和単量体単位を構成するために用いられる単量体としては、例えばα，β−エチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体、α，β−エチレン性不飽和ニトリル単量体、α，β−エチレン性不飽和カルボン酸単量体、α，β−エチレン性不飽和カルボン酸アミド単量体及びオレフィン単量体等が挙げられる。

ジエン系ゴムゲルの共役ジエン単量体単位量が少なすぎると、ゴム組成物の低発熱性や耐摩耗性に劣り、逆に共役ジエン単量体単位量が多すぎるとウェットグリップ性に劣る。ジエン系ゴムゲルの芳香族モノビニル単量体単位量が２５重量％未満であるとゴム組成物のウェットグリップ性に劣り、逆に６０重量％を超えると低発熱性や耐摩耗性に劣る。ジエン系ゴムゲルの多官能単量体単位量が１．５重量％を超えると、グリップ性能が低下する。ジエン系ゴムゲルの他のエチレン性不飽和単量体単位量が２０重量％を超えると、低発熱性や耐摩耗性が低下する。ジエン系ゴムゲルのトルエン膨潤指数が小さすぎると、ゴム組成物のムーニー粘度が上昇して加工性が低下したり、加硫物の伸びが低下したり、耐摩耗性が低下したりする。また、逆にトルエン膨潤指数が大きすぎるとゴム組成物のウェットグリップ性に劣るようになるので好ましくない。

ジエン系ゴムゲルにおけるトルエン膨潤指数は、ゲルのトルエン膨潤時の重量と乾燥時の重量とから、（ゲルのトルエン膨潤時の重量）／（乾燥時の重量）として計算される値であり、具体的には、以下のようにして測定する。

ジエン系ゴムゲル２５０mgをトルエン２５ml中２３℃で２４時間振とうして膨潤させる。膨潤したゲルを遠心分離機により、４００，０００ｍ／秒²以上の遠心力がかかる条件で遠心分離し、膨潤したゲルを湿潤状態で秤量し、次いで７０℃で恒温になるまで乾燥し、乾燥後のゲルを再秤量する。これらの秤量値から、（湿潤状態でのゲル重量）／（乾燥後のゲルの重量）で計算してトルエン膨潤指数を測定する。

本発明に係るゴム組成物に配合するカーボンブラックとしては、ファーネスフラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、チャンネルブラック、グラファイトなど従来からゴム組成物に配合されている任意のカーボンブラックを用いることができる。これらの中でも、高い補強性の観点からファーネスブラックを使用するのが好ましく、その具体例としては、ＳＡＦ，ＩＳＡＦ，ＩＳＡＦ−ＨＳ，ＩＳＡＦ−ＬＳ，ＩＩＳＡＦ−ＨＳ，ＨＡＦ，ＨＡＦ−ＨＳ，ＨＡＦ−ＬＳ，ＦＥＦなどのグレードのものが挙げられ、中でも、ＳＡＦ，ＩＳＡＦ，ＩＳＡＦ−ＨＳ，ＩＳＡＦ−ＬＳ，ＩＩＳＡＦ−ＨＳが好ましく、ＳＡＦ，ＩＳＡＦが特に好ましい。これらのカーボンブラックは、それぞれ単独で、又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
カーボンブラックの比表面積には、特に限定はないが、窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）の下限は好ましくは８０ｍ²／ｇ、より好ましくは１００ｍ²／ｇであり、上限は好ましくは３５０ｍ²／ｇ、より好ましくは２２０ｍ²／ｇである。窒素吸着比表面積がこの範囲であると、ゴム組成物の機械的特性及び耐摩耗性に優れるので好適である。

また、カーボンブラックのジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸着量にも特に限定はないが、その下限は好ましくは８０ml／１００ｇ、より好ましくは１００ml／１００ｇであり、上限は好ましくは３００ml／１００ｇ、より好ましくは１６０ml／１００ｇである。ＤＢＰ吸着量がこの範囲である場合には、ゴム組成物の機械的特性及び耐摩耗性に優れるので好適である。

本発明において肝要な点は、ジエン系ゴムとジエン系ゴムゲルの配合量の合計が１００重量部の場合において、カーボンブラック（ＣＢ）の配合量（重量部）とジエン系ゴムゲルの配合量（重量部）が前記関係式を満足しなければならない点であり、ＣＢ配合量／（１００−ジエン系ゴムゲル配合量）の値が１．０以下ではＣＢ配合量が少ない為に、ゴム組成物のグリップ性能が劣ってしまうので好ましくなく、逆に１．４以上ではＣＢ配合量が多い為、発熱性が高くなってしまい、熱ダレには不利になってしまう。好ましい配合量は
１．１＜ＣＢ配合量／（１００−ジエン系ゴムゲル配合量）＜１．３
である。

本発明に係るタイヤ用ゴム組成物には、前記した必須成分に加えて、シリカなどのその他の補強剤（フィラー）、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。

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言うまでもない。

実施例１〜３及び比較例１〜３
ジエン系ゴムゲルの製造
耐圧反応容器中に、水１８０重量部、乳化剤として不均一ロジン酸カリウム及び脂肪酸ナトリウムを合計で４重量部、塩化カリウム０．１重量部、１，３−ブタジエン５１．５重量部、スチレン４８．３６重量部、ジビニルベンゼン０．１４重量部及び連鎖移動剤（ターシャリードデシルメルカプタン）０．１３重量部を仕込み、攪拌しながら内温を１２℃とした後、ラジカル重合開始剤としてクメンハイドロパーオキサイド０．１重量部、ソジウム・ホルムアルデヒド・スルホキシレート０．１５重量部および硫酸第二鉄０．０４重量部を添加して重合反応を開始した。重合転化率がおよそ５０％の時に、追加連鎖移動剤を０．０３重量部添加した。重合転化率が約７０％になるまで１２℃で反応を継続した後、ジエチルヒドキシルアミン０．１重量部を添加して重合反応を停止した。次いで、加温し、減圧下で約７０℃にて水蒸気蒸留により残存単量体を回収した後、生成共重合体１００重量部に対して、乳化剤で乳化した０．１重量部相当の老化防止剤（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製ＩＲＧＡＮＯＸ １５２０Ｌ）を添加した。次いで、得られたラテックスを塩化ナトリウム／硫酸溶液中に加え凝固した。生成したクラムを取り出し、十分に水洗した後、５０℃減圧下で乾燥し、ジエン系ゴムゲルを得た。

サンプルの調製
上記で得たジエン系ゴムゲルを用いた表Ｉに示す配合において、イオウと加硫促進剤を除く成分を１．８リットルの密閉型ミキサーで約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イオウと加硫促進剤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Ｉに示す。

タイヤの作製
上記と同様の方法により表Ｉに示す各例の配合組成からなるゴム組成物を得、これをキャップトレッドに用いた１９５／５５Ｒ１５サイズの試験タイヤを作製して、グリップ性能試験に供した。

試験法
ｔａｎδ（１００℃）：東洋精機製作所（株）製粘弾性スペクトロメーターを用いて、初期歪１０％、振幅±２％、周波数２０Hz、雰囲気温度１００℃で測定した。なお、この値が小さいほど発熱性が小さく、耐熱ダレ性に優れる。

タイヤグリップ性能：上記試作タイヤを競技用車両に装備させて、サーキットで走行させ、走行時におけるテストドライバーのフィーリング、タイムから比較例１の結果を「３」として、下記の基準にて相対評価した。

５：比較例１に対し、アマチュアドライバーでもグリップ性能が優れていることを判断できるレベル
４：比較例１に対し、プロドライバーがグリップ性能の優れていることを判断できるレベル
３：比較例１のゴム組成物を使用したタイヤ
２：比較例１に対し、プロドライバーがグリップ性能の劣っていることを判断できるレベル
１：比較例１に対し、アマチュアドライバーでもグリップ性能が劣っていることを判断できるレベル

表Ｉ脚注
ＳＢＲ：日本ゼオン（株）製ＮＩＰＯＬ９５２６（スチレン含量３５重量％、ゴム成分１００重量部に対して伸展油５０重量部含有）
ゴムゲル：スチレン含量：４１重量％、トルエン膨潤指数：４０のＳＢＲゲル
ＣＢ：三菱化学（株）製ダイアブラックＡ（窒素吸着比表面積１４２ｍ²／ｇ、ＤＢＰ吸着量１１６ml／１００ｇのＳＡＦ）
アロマオイル：ジャパンエナジー製プロセスＸ−１４０
老防６Ｃ：ＦＬＥＸＳＹＳ（株）製ＳＡＮＴＯＦＬＥＸ ６ＰＰＤ
亜鉛華：正同化学工業（株）製酸化亜鉛３種
ステアリン酸：日本油脂（株）製ステアリン酸
加硫促進剤ＤＰＧ：ＦＬＥＸＳＹＳ（株）製ＰＥＲＫＡＣＩＴ ＤＰＧ
加硫促進剤ＣＺ：大内新興化学工業（株）製ノクセラーＣＺ−Ｇ
硫黄：鶴見化学工業（株）製金華印油入微粉硫黄

以上の通り、本発明に従えば、高いグリップ性能と良好な耐熱ダレ性を両立させることができるので、過酷な条件下に走行する空気入りタイヤのトレッド用ゴム組成物として有用である。

Claims (4)

1. ジエン系ゴム５５〜９５重量部及びトルエン膨潤指数が１６〜７０のジエン系ゴムゲル５〜４５重量部（但しジエン系ゴムとジエン系ゴムゲルの配合量の合計は１００重量部）並びにカーボンブラック７５〜１３３重量部を含んでなり、カーボンブラック（ＣＢ）の配合量（重量部）とジエン系ゴムゲルの配合量（重量部）が式：
   １．０＜ＣＢ配合量／（１００−ジエン系ゴムゲル配合量）＜１．４
   を満足するタイヤトレッド用ゴム組成物。
2. ジエン系ゴムが天然ゴム（ＮＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）及びポリブタジエンゴム（ＢＲ）から選ばれる少なくとも１種である請求項１に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
3. ジエン系ゴムゲルが共役ジエン単量体単位４０〜７５重量％、芳香族モノビニル単量体単位６０〜２５重量％、多官能単量体単位０〜１．５重量％及び他のエチレン性不飽和単量体単位０〜２０重量％からなる請求項１又は２に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
4. ジエン系ゴムゲルのトルエン膨潤指数が２０〜６５である請求項１〜３のいずれか１項に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。