JP2008184474A

JP2008184474A - タイヤトレッド用ゴム組成物

Info

Publication number: JP2008184474A
Application number: JP2007016397A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Takizawa; 陽一瀧澤
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2007-01-26
Filing date: 2007-01-26
Publication date: 2008-08-14
Anticipated expiration: 2027-01-26
Also published as: JP5211489B2

Abstract

【課題】高い耐ブローアウト性およびグリップ性能を有するタイヤトレッド用ゴム組成物を提供すること。
【解決手段】（Ａ）Ｔｇが−４５℃以上のスチレン−ブタジエンゴム、（Ｂ）成分（Ａ）１００重量部に対して３０〜１５０重量部の、２５重量％以上４０重量％未満の結合スチレン量および２，０００〜２０，０００の重量平均分子量を有する低分子量スチレン−ブタジエン共重合体、（Ｃ）成分（Ａ）１００重量部に対して５重量部以上２０重量部未満のシリカ、（Ｄ）成分（Ｃ）との合計量が成分（Ａ）１００重量部に対して８０〜１５０重量部となる量の、２５０ｍ²／ｇを超える窒素吸着比表面積を有するカーボンブラック、および（Ｅ）成分（Ａ）１００重量部に対して１．０〜５．０重量部であり、かつ、成分（Ｂ）の配合量に対する重量比が０．０２〜０．０４である量の硫黄を含んで成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、より詳細には、高い耐ブローアウト性およびグリップ性能を有するタイヤトレッド用ゴム組成物に関する。

近年、空気入りタイヤの操縦安定性、特に乾燥路面および湿潤路面における操縦安定性を向上させることが要求されるようになり、乾燥路面および湿潤路面における操縦安定性を向上させる手法として、特にトレッドを構成するゴムについて、乾燥路面におけるグリップ性能（以下、「ドライグリップ性能」とよぶ）および湿潤路面におけるグリップ性能（以下、「ウェットグリップ性能」とよぶ）等のグリップ性能を向上するための様々な検討がなされている。例えば、耐久性を損なわずにトレッド部のドライグリップ性能および／またはウェットグリップ性能を高める手法として、特許文献１〜４に、小粒径のカーボンブラックを比較的多量に配合するとともにシリカを比較的少量配合することが提案されているが、このような手法では、ドライグリップ性能とウェットグリップ性能を両立することができるが、シリカを配合しない場合と比較して耐久性が低下して、走行中にブローアウトが発生してしまうという問題があった。また、耐ブローアウト性を向上させるために、軟化剤の配合量を減らしたり加硫剤の配合量を増やすと、ドライおよびウェットグリップ性能が低下してしまうという問題があった。ヒステリシスロス性および破壊特性を向上させるために、ゴム成分よりもガラス転移温度（Ｔｇ）が高く、ゴム成分に対して半相溶性または非相溶性であり、高いスチレン含有量を有する共役ジエンと芳香族ビニル化合物との共重合体をゴム成分に配合すること（特許文献５）や、グリップ性能を損なわずに耐ブローアウト性を向上させるために、Ｃ５系石油樹脂、Ｃ９系石油樹脂およびアロマオイルから選ばれる軟化剤を配合すること（特許文献６）が提案されているが、かかる共重合体または軟化剤を配合しただけでは、加硫後に得られるゴムの加硫密度が低下してしまい、耐ブローアウト性が低下してしまう。

このように、従来のタイヤトレッド用ゴム組成物では、グリップ性能と耐ブローアウト性は、一方を向上させると他方が低下してしまうという二律背反の関係にあった。特に、高いグリップ性能を得るために、比較的小さい粒径のカーボンブラックや軟化剤をより多量に配合したゴム組成物を、例えば高速での安定したグリップ性能が求められるレーシング用タイヤのトレッド部に使用した場合には、走行中の発熱が大きいために、走行中の剛性の低下の程度がより大きく、安定したラップタイムでの走行ができなくなってしまい、また、ブローアウトが発生してしまうという問題があった。

特開平５−３３１３１６号公報特開９−１１１０４３号公報特開平８−３３３４８４号公報特開平９−５９４３３号公報特開２００５−３２５３１１号公報特開２００１−３４８４６１号公報

従って、本発明は、加硫後に安定したグリップ性能および高い耐ブローアウト性を示す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。

本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、ガラス転移温度が−４５℃以上のスチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）１００重量部に対して１０〜８０重量部の、２５重量％以上４０重量％未満の結合スチレン量および２，０００〜２０，０００の重量平均分子量を有する低分子量スチレン−ブタジエン共重合体を配合し、さらに、この低分子量スチレン−ブタジエン共重合体の配合量に対応して硫黄の配合量を従来のゴム組成物よりも高いレベルに増大させることにより架橋密度の増大を図ると、加硫後に得られるゴム組成物をタイヤトレッドとして使用した場合に、走行時の発熱による剛性低下が抑制されることにより良好なグリップ性能が維持され、また、耐ブローアウト性も向上することを見出した。

すなわち、本発明によれば、
（Ａ）ガラス転移温度が−４５℃以上のスチレン−ブタジエンゴム、
（Ｂ）前記スチレン−ブタジエンゴム（Ａ）１００重量部に対して３０〜１５０重量部の、２５重量％以上４０重量％未満の結合スチレン量および２，０００〜２０，０００の重量平均分子量を有する低分子量スチレン−ブタジエン共重合体、
（Ｃ）前記スチレン−ブタジエンゴム（Ａ）１００重量部に対して５重量部以上２０重量部未満のシリカ、
（Ｄ）前記シリカ（Ｃ）との合計量が前記スチレン−ブタジエンゴム（Ａ）１００重量部に対して８０〜１５０重量部となる量の、２５０ｍ²／ｇを超える窒素吸着比表面積を有するカーボンブラック、および
（Ｅ）前記スチレン−ブタジエンゴム（Ａ）１００重量部に対して１．０〜５．０重量部であり、かつ、前記低分子量スチレン−ブタジエン共重合体（Ｂ）の配合量に対する重量比が０．０２〜０．０４である量の硫黄、
を含んで成るタイヤトレッド用ゴム組成物が提供される。

本発明において使用されるスチレン−ブタジエンゴム（Ａ）は、−４５℃以上のＴｇを有する。スチレン−ブタジエンゴム（Ａ）は、好ましくは１０〜４５重量％の結合スチレン量を有し、好ましくは２０〜７０重量％のビニル量を有し、好ましくは−４５〜−５℃のＴｇを有する。ガラス転移温度が−４５℃未満であると充分なドライグリップ性能が得られず、高すぎると剛性の温度依存性が大きくなり、高速走行の際に走行初期におけるグリップ性能が低下してしまう。本発明において使用されるスチレン−ブタジエンゴム（Ａ）は、一般的に入手可能なもののいずれであってもよい。

本発明において使用される低分子量スチレン−ブタジエン共重合体（Ｂ）は、２５重量％以上４０重量％未満の結合スチレン量および２，０００〜２０，０００の重量平均分子量を有する。本発明において使用される低分子量スチレン−ブタジエン共重合体（Ｂ）は、結合スチレン量および重量平均分子量が上記の範囲内にある限り、一般的に入手可能なもののいずれであってもよい。低分子量スチレン−ブタジエン共重合体（Ｂ）の結合スチレン量が２５重量％未満であると、グリップ性能改良の効果が小さくなってしまい、４０重量％以上であると高速走行の際に走行初期におけるグリップ性能が低いレベルにとどまってしまう。低分子量スチレン−ブタジエン共重合体（Ｂ）の重量平均分子量が２，０００未満であると、グリップ性能改良の効果が小さくなってしまい、２０，０００を超えると、グリップ性能が低下してしまう。低分子量スチレン−ブタジエン共重合体（Ｂ）は、スチレン−ブタジエンゴム（Ａ）１００重量部に対して３０〜１５０重量部、好ましくは６０〜１２０重量部の量で配合される。低分子量スチレン−ブタジエン共重合体（Ｂ）が、スチレン−ブタジエンゴム（Ａ）１００重量部に対して３０重量部未満であると、グリップ性能改良の効果が小さくなってしまい、スチレン−ブタジエンゴム（Ａ）１００重量部に対して１５０重量部を超えると、混合機、ロールなどの加工装置に対する当該ゴム組成物の密着性が高くなり加工性が悪化してしまう。

本発明において使用されるシリカ（Ｃ）に、特に制限はなく、例えば湿式シリカ、乾式シリカなどの従来からゴム組成物用として使用されている任意のシリカを用いることができる。ゴムに対する補強性を高めるために、シリカと共に従来から一般的に配合されているカップリング剤を用いるのが好ましく、その配合量はシリカの全重量の５〜１５重量％であるのが好ましい。シリカ（Ｃ）の配合量は、スチレン−ブタジエンゴム（Ａ）１００重量部に対して５重量部以上２０重量部未満、好ましくは１０〜１５重量部である。シリカの配合量が、スチレン−ブタジエンゴム（Ａ）１００重量部に対して５重量部未満では、充分な耐ブローアウト性および高速走行の際に走行初期からの充分なグリップ性能が得られず、一方、シリカの配合量が、スチレン−ブタジエンゴム（Ａ）１００重量部に対して２０重量部以上であると、耐ブローアウト性は向上するが、グリップ性能は低下する。

本発明において使用されるカーボンブラック（Ｄ）は、ＪＩＳＫ６２１７に準拠して求めた場合に２５０ｍ²／ｇを超えるＮ₂ＳＡを有する。カーボンブラック（Ｄ）は、ＪＩＳＫ６２１７に準拠して求めた場合に１００〜１５０ｍｌ／１００ｇのジブチルフタレート吸油量を有することが好ましい。カーボンブラックのＮ₂ＳＡが２５０ｍ²／ｇを超える場合には、高いグリップ性能が達成される。１００重量部のスチレン−ブタジエンゴム（Ａ）に対して、カーボンブラック（Ｄ）は、シリカ（Ｃ）との合計量が８０〜１５０重量部となるような量で配合される。カーボンブラック（Ｄ）の配合量は、スチレン−ブタジエンゴム（Ａ）に対して、シリカ（Ｃ）との合計量が８０重量部未満であると、十分なグリップ性能の向上を達成することができない。一方、カーボンブラック（Ｄ）とシリカ（Ｃ）との合計量がスチレン−ブタジエンゴム（Ａ）に対して１５０重量部を超えると、得られるゴム組成物の発熱性が増大し、その結果、高速走行時の発熱により剛性が次第に低下し、グリップ性能の低下をもたらす。カーボンブラックのＮ₂ＳＡが２５０ｍ²／ｇ以下であると、高速走行の際に走行初期からのグリップ性能の十分な向上を達成することができない。

本発明のゴム組成物において使用される硫黄（Ｅ）は、ゴム組成物において一般的に使用されているもののいずれであってもよい。硫黄（Ｅ）は、スチレン−ブタジエンゴム（Ａ）１００重量部に対して１．０〜５．０重量部の量で配合される。硫黄（Ｅ）の配合量が、スチレン−ブタジエンゴム（Ａ）１００重量部に対して１．０重量部未満であると、充分な耐ブローアウト性を有するゴム組成物が得られない。スチレン−ブタジエンゴム（Ａ）１００重量部に対して５．０重量部を超えると、高い耐ブローアウト性は得られるもののグリップ性能の低下をもたらす。硫黄（Ｅ）の配合量が、低分子量スチレン−ブタジエン共重合体（Ｂ）の配合量に対する重量比で０．０２以上０．０４以下である場合に、高い耐ブローアウト性および安定したグリップ性能が達成される。低分子量スチレン−ブタジエン共重合体（Ｂ）の配合量に対する硫黄（Ｅ）の配合量の重量比が０．０２未満であると、耐ブローアウト性が不十分であり、また、高速走行の際に発熱により剛性が次第に低下し、グリップ性能が次第に低下してしまう。低分子量スチレン−ブタジエン共重合体（Ｂ）の配合量に対する硫黄（Ｅ）の配合量の重量比が０．０４より大きいと、耐ブローアウト性は向上するが、グリップ性能が低下してしまう。

本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物には、上記ゴム成分および配合剤以外の加硫促進剤や、ゴム組成物に通常配合される酸化亜鉛やステアリン酸などの加硫促進助剤、各種オイル、充填剤、軟化剤、可塑剤、界面活性剤、老化防止剤等の各種配合剤および添加剤を、各種用途に応じて一般的に使用される量で一般的な配合方法によって配合することができる。

以下に実施例および比較例により本発明を更に説明するが。本発明の範囲をこれら実施例に限定するものでないことは言うまでもない。

比較例１〜５および実施例１〜３
比較例１〜５および実施例１〜３のゴム組成物の調製に用いた配合は、下記表１に示すとおりである。

註：
（１）：日本ゼオン（株）製のＮＩＰＯＬ９５２９（乳化重合ＳＢＲ）、５０ｐｈｒ油展、Ｔｇ＝−２０℃；
（２）：コロンビヤンケミカルスカンパニー社製のＣＤ２０１９、Ｎ₂ＳＡ＝３９０ｍ²／ｇ；
（３）：東海カーボン（株）製のシースト９、Ｎ₂ＳＡ＝１４２ｍ²／ｇ；
（４）：デグッサ社製のＵｌｔｒａｓｉｌ７０００ＧＲ、Ｎ₂ＳＡ＝１７５ｍ²／ｇ；
（５）：サートマー社製のＲｉｃｏｎ１００、重量平均分子量４，５００、結合スチレン量２５重量％；
（６）：三共油化工業（株）製のＡ−ＯＭＩＸ；
（７）：住友化学（株）製のアンチゲン６Ｃ；
（８）：デグッサ社製のＳｉ６９；
（９）：正同化学工業（株）製の酸化亜鉛３種；
（１０）：日本油脂（株）製のビーズステアリン酸ＹＲ；
（１１）：ＦＬＥＸＳＹＳ（株）製のＰＥＲＫＡＣＩＴＴＢＺＴＤ；
（１２）：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＣＺ−Ｇ；
（１３）：鶴見化学工業（株）製の金華印油入微粉硫黄（硫黄：油重量比＝１００：５）

上記表１の配合に従って、１６リットルの密閉式バンバリーミキサーを用いて、加硫促進剤と硫黄以外の成分を１０分間混合し、１５０℃でミキサーから放出後、オープンロールにて加硫促進剤および硫黄を混合し、比較例１〜５および実施例１〜３のゴム組成物を得た。

試験方法
耐ブローアウト性
フレクソメーター（上島製作所製のフレクソメーターＦＴ−１２６０）を使用して、ブローアウト試験を行った。比較例１〜５および実施例１〜３の各ゴム組成物について、１５０℃で３０分間加硫して得た直径１７．８０ｍｍ、高さ２５．００ｍｍの円柱状試験片を、温度１００℃、静荷重６８０Ｎ、動荷重６００Ｎ、周波数３０Ｈｚで試験し、試験片を切断し、その切断面に気泡が確認される（ブローアウト）までの当該試験片の試験時間を測定した。比較例２〜５および実施例１〜３の試験結果は、比較例１について求められたブローアウトするまでの時間を１００としたときの相対値で表した。この数値が大きいほど、耐ブローアウト性に優れていることを表す。

グリップ性能
上記のように調製された比較例１〜５および実施例１〜３の各ゴム組成物をトレッドに用いた１９５／５５Ｒ１５サイズの試験タイヤを作製した。次に、試験タイヤを４輪車両の４輪に装着し、１周２．２ｋｍのサーキットを可能限界スピードで２０周連続走行した。
高速走行の際の走行初期のグリップ性能を評価するため、最初の１〜５周の周回タイムの平均値を求め、比較例１のゴム組成物をトレッド部に使用したタイヤで得られた最初の１〜５周の周回タイムの平均値を対照基準とした場合に、以下のように５段階で評価した：
５：対照基準に対して０．５秒以上速い場合、
４：対照基準に対して０．２秒以上０．５秒未満速い場合、
３：対照基準に対して±０．２秒未満である場合、
２：対照基準に対して０．２秒以上０．５秒未満遅い場合、
１：対照基準に対して０．５秒以上遅い場合。
高速走行の際のグリップ性能の変化を評価するため、上記の２０周の走行のうちの最後の１６〜２０周の周回タイムの平均値を求め、比較例１のゴム組成物をトレッド部に使用したタイヤで得られた最後の１６〜２０周の周回タイムの平均値を対照基準とした場合に、以下のように５段階で評価した：
５：対照基準に対して０．５秒以上速い場合、
４：対照基準に対して０．２秒以上０．５秒未満速い場合、
３：対照基準に対して±０．２秒未満である場合、
２：対照基準に対して０．２秒以上０．５秒未満遅い場合、
１：対照基準に対して０．５秒以上遅い場合。

上記のグリップ性能の評価結果について、対照基準（比較例１）と比較して周回タイムの平均値が短い（すなわち、速い）ほど、グリップ性能が優れる。耐ブローアウト性およびグリップ性能についての試験結果を表１に示す。

表１の結果から、本発明のゴム組成物は、安定したグリップ性能と高い耐ブローアウト性を提供することが判る。

Claims

（Ａ）ガラス転移温度が−４５℃以上のスチレン−ブタジエンゴム、
（Ｂ）前記スチレン−ブタジエンゴム（Ａ）１００重量部に対して３０〜１５０重量部の、２５重量％以上４０重量％未満の結合スチレン量および２，０００〜２０，０００の重量平均分子量を有する低分子量スチレン−ブタジエン共重合体、
（Ｃ）前記スチレン−ブタジエンゴム（Ａ）１００重量部に対して５重量部以上２０重量部未満のシリカ、
（Ｄ）前記シリカ（Ｃ）との合計量が前記スチレン−ブタジエンゴム（Ａ）１００重量部に対して８０〜１５０重量部となる量の、２５０ｍ²／ｇを超える窒素吸着比表面積を有するカーボンブラック、および
（Ｅ）前記スチレン−ブタジエンゴム（Ａ）１００重量部に対して１．０〜５．０重量部であり、かつ、前記低分子量スチレン−ブタジエン共重合体（Ｂ）の配合量に対する重量比が０．０２〜０．０４である量の硫黄、
を含んで成るタイヤトレッド用ゴム組成物。