JP2005008804A

JP2005008804A - ゴム組成物およびタイヤ

Info

Publication number: JP2005008804A
Application number: JP2003176249A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Mine; 章弘峯; Shuichi Sakamoto; 秀一坂本; Hideki Otsuji; 秀希尾辻
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2003-06-20
Filing date: 2003-06-20
Publication date: 2005-01-13

Abstract

【課題】加工性および耐摩耗性を低下させることなく、ウェットグリップ性能を向上し得るゴム組成物および該ゴム組成物をトレッドに用いたタイヤを提供する。
【解決手段】４０重量％以上のスチレン−ブタジエンゴムを含むゴム成分１００重量部に対して、シリカ８０〜２００重量部および軟化剤８０〜２５０重量部からなり、前記スチレン−ブタジエンゴムは、ポリスチレン換算重量平均分子量が１００００００以上、結合スチレン量が１０〜４０重量％、ビニル量が６５重量％以上、かつ油展量がスチレン−ブタジエンゴムの固形分量１００重量部に対して５０重量部以上であるゴム組成物であって、ｔａｎδ温度分散のピーク温度が−５℃以上であるゴム組成物、ならびに、該ゴム組成物からなるトレッドを有するタイヤ。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゴム組成物およびタイヤに関し、とりわけウェット路面上で優れたウェットグリップを有するゴム組成物およびタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
とくに、モータースポーツなどで、ウェット路面上で激しい走行をする際、ウェットグリップを向上させるために、タイヤトレッドゴムにおいて、軟化剤を多く配合する方法、ゴム成分のガラス転移点（Ｔｇ）を上げる方法および水酸化アルミニウムのような無機フィラーを配合する方法が知られている。
【０００３】
しかしながら、軟化剤を多く配合する方法においては、軟化剤の配合量を多くすると、耐摩耗性が低下するため、ある一定量以上は配合できず、またバンバリーミキサーなどによる混練り時、押し出し時に密着などが生じて加工性が低下するという問題があった。
【０００４】
また、ゴム成分のガラス転移点（Ｔｇ）を上げる方法においては、ゴム成分のガラス転移点（Ｔｇ）を上げていくことにより、一般にウェットグリップは向上するが、ある一定温度以上にＴｇを上げようとすると、硬度（とくに室温、低温時）が上昇し、逆にウェットグリップが低下し、耐摩耗性の低下を招くという問題があった。
【０００５】
さらに無機フィラーを配合する方法においては、ある一定量以上無機フィラーを配合すると、やはり耐摩耗性の低下を招き、バンバリーミキサーなどによる混練り時、押し出し時に加工性が低下するという問題があった。
【０００６】
結合スチレン含有量の多いスチレン−ブタジエンゴムをゴム成分として使用する方法も知られている（特許文献１）。しかし、ウェットグリップ性能および耐摩耗性が充分ではないという問題があった。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１０−２７３５６０号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、加工性および耐摩耗性を低下させることなく、ウェットグリップ性能を向上し得るゴム組成物および該ゴム組成物をトレッドに用いたタイヤを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、固形分量で４０重量％以上のスチレン−ブタジエンゴムを含むゴム成分１００重量部に対して、シリカ８０〜２００重量部および軟化剤８０〜２５０重量部からなり、前記スチレン−ブタジエンゴムのポリスチレン換算重量平均分子量が１００００００以上、結合スチレン量が１０〜４０重量％、ブタジエン部分中のビニル量が６５重量％以上、かつ油展量がスチレン−ブタジエンゴム固形分１００重量部に対して５０重量部以上であるゴム組成物であって、ｔａｎδ温度分散のピーク温度が−５℃以上であるゴム組成物に関する。
【００１０】
また、本発明は、前記ゴム組成物からなるトレッドを有するタイヤに関する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明のゴム組成物は、ゴム成分、シリカおよび軟化剤からなる。
【００１２】
前記ゴム成分は、特定のスチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）を含む。
【００１３】
本発明に用いられるＳＢＲの結合スチレン量は、１０〜４０重量％であり、好ましくは２０〜４０重量％、より好ましくは３０〜４０重量％である。結合スチレン量が１０重量％未満では、ウェットグリップが不足する。また、４０重量％をこえると、低温でゴムが硬すぎるため、ウェットグリップが不足する。なお、結合スチレン量とは、ＳＢＲ中のスチレンの重量％のことである。
【００１４】
本発明に用いられるＳＢＲのビニル量は、６５重量％以上であり、好ましくは７０重量％以上、より好ましくは７５重量％以上である。ビニル量が６５重量％未満では、低温におけるｔａｎδが低くなり、ウェットグリップが不足する。なお、ビニル量とは、ＳＢＲ中のブタジエン部分中に対するビニル基の重量％のことである。
【００１５】
本発明に用いられるＳＢＲのｔａｎδピーク温度は、−５〜１０℃であることが好ましく、０〜５℃であることがより好ましい。ｔａｎδピーク温度が−５℃未満では、低温のｔａｎδが低く、ウェットグリップが不足する傾向がある。また、１０℃より高いと、低温でゴムが硬すぎるため、ウェットグリップが不足する傾向がある。
【００１６】
従来、ビニル量に対する結合スチレン量を上げてＴｇを上げることによって、ウェットグリップを向上させることは行なわれていたが、一定温度以上にＴｇをあげようとすると、硬度が高くなり、温度依存性がわるくなり、グリップの低下を招く。また耐摩耗性も低下する。本発明では、ＳＢＲの結合スチレン量は少なく、ビニル量をできるだけ高くすることによって、硬度があまり高くならない。
【００１７】
さらに、本発明に用いられるＳＢＲのポリスチレン換算重量平均分子量は、１００００００以上であり、好ましくは１４０００００以上、より好ましくは１６０００００以上である。ＳＢＲの重量平均分子量が１００００００未満では耐摩耗性が低下する。
【００１８】
本発明に用いられるＳＢＲの油展量は、固形分１００重量部に対して５０重量部以上であり、好ましくは６０重量部以上、より好ましくは８０重量部以上である。油展量が５０重量部未満では、後入れオイルが多くなり過ぎて、フィラーの分散が低下し、耐摩耗性が大きく低下する。油展オイルとしては、たとえば、アロマチックオイルなどがあげられる。
【００１９】
モータースポーツなどのウェット路面走行用のタイヤのトレッドゴム配合では、従来から軟化剤を多く配合するが、バンバリーミキサーによる混練り時およびトレッド押し出し時の密着が激しく、加工性が問題となることが多かった。本発明では、ＳＢＲの分子量をできるだけ上げ、油展量を５０重量部以上にすることによって、加工性が改善される。分子量を向上させること自体が、ムーニー粘度を向上させ、バンバリーでの混練り時の密着、押し出し時の密着に有利となる。さらにＳＢＲへの油展量を多くすることによって、混練り時後入れオイルを減らすことができるため、バンバリーでの混練り時のスリップ低下を防ぎ、バンバリーでの混練り時の密着が有利となる。また、分子量を向上させることによって耐摩耗性が向上する。
【００２０】
前記ＳＢＲは、溶液重合法によって製造することができる。
【００２１】
前記ＳＢＲは、前記ゴム成分中に、固形分量で４０重量％以上、好ましくは６０重量％以上、より好ましくは８０重量％以上配合される。前記ＳＢＲの配合量が４０重量％未満では、低温ｔａｎδが低く、ウェットグリップが不足する。
【００２２】
前記ゴム成分は、前記ＳＢＲのほかにも、イソプレンゴム、天然ゴム、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレン−イソブチレンゴム（ＩＩＲ）、ハロゲン化ブチルゴム（Ｘ−ＩＩＲ）、前記ＳＢＲとは異なるＳＢＲなどを含むことができる。
【００２３】
本発明に用いられるシリカのチッ素吸着比表面積は、１５０ｍ^２／ｇ以上であることが好ましく、１８０ｍ^２／ｇ以上であることがより好ましい。シリカのチッ素吸着比表面積が１５０ｍ^２／ｇ未満では、ｔａｎδが低く、ウェットグリップが不足する傾向がある。
【００２４】
前記シリカは、前記ゴム成分（固形分）１００重量部に対して、８０〜２００重量部、好ましくは１００〜１５０重量部、より好ましくは１００〜１２０重量部配合される。シリカの配合量が８０重量部未満では、ｔａｎδが低く、ウェットグリップが不足する。また、２００重量部をこえると、低温でゴムが硬く、ウェットグリップが不足する。
【００２５】
本発明に用いられる軟化剤としては、たとえば、アロマオイル、ナフテンオイル、パラフィンオイル、各種可塑剤などがあげられる。
【００２６】
前記軟化剤は、前記ゴム成分（固形分）１００重量部に対して、ＳＢＲへの油展量を含めて８０〜２５０重量部、好ましくは１００〜１５０重量部、より好ましくは１００〜１２０重量部配合される。軟化剤の配合量が８０重量部未満では、ゴムが硬く、ウェットグリップが不足する。また、２５０重量部をこえると、耐摩耗性が低下する。
【００２７】
本発明のゴム組成物には、前記ゴム成分、シリカおよび軟化剤のほかに、カーボンブラック、炭酸カルシウム、クレー、水酸化アルミニウムなどのフィラー、ゴム用ワックス、老化防止剤、加硫剤、加硫助剤、加硫促進剤などを必要に応じて配合することができる。
【００２８】
本発明のゴム組成物は、前記ゴム成分、シリカ、軟化剤および必要に応じてその他の配合剤を、バンバリーミキサーなどを用いて混錬りすることによって製造される。なお、前記油展オイルを除く軟化剤は、フィラー、薬品の投入、分散後に配合されることが好ましい。
【００２９】
本発明のゴム組成物は、ｔａｎδ温度分散のピーク温度が−５℃以上であり、好ましくは−５〜１０℃、より好ましくは０〜５℃である。ピーク温度が−５℃未満では、ｔａｎδが低く、ウェットグリップが不足する。また、１０℃をこえると、低温でゴムが硬く、ウェットグリップが不足する傾向がある。
【００３０】
本発明のゴム組成物は、タイヤの各部材、たとえばタイヤトレッドに使用することができる。
【００３１】
本発明のタイヤは、本発明のゴム組成物を用いて通常の方法によって製造される。すなわち、ゴム組成物を未加硫の段階でタイヤトレッドの形状に合わせて押し出し加工し、タイヤ成型機上にて通常の方法にて成形し、未加硫タイヤを形成する。本発明のゴム組成物からなるトレッドを有する本発明のタイヤは、とくに、ウェット路面上を高速で走行する際、優れたウェット性能、耐摩耗性を発揮する。モータースポーツなどのサーキット走行で極めて有効であるが、一般舗装路で用いられてもよい。
【００３２】
【実施例】
以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。
【００３３】
製造例１〜８（ＳＢＲの製造）
本発明で用いられるＳＢＲは、リチウム系開始剤によりスチレンとブタジエンを共重合する溶液重合法により製造される。必要に応じて、スチレンランダム化剤、多官能性カップリング剤を用いる。重合終了後に伸展油を加え、脱溶媒、乾燥を行なう。得られたＳＢＲについて、以下の測定を行なった。
【００３４】
▲１▼結合スチレン量、ビニル量
赤外吸収スペクトル法により求めた。
▲２▼分子量
ＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグラフ）を用いてポリスチレン換算で算出した。
▲３▼油展量
アセトンでの抽出により算出した。
【００３５】
実施例１〜３および比較例１〜５
（材料）
ＳＢＲ：製造例１〜８で得られたＳＢＲ
シリカ：日本シリカ工業（株）製のニプシルＡＱ
軟化剤：アロマオイル（ジャパンエナジー社製のプロセスＸ−２６０）
硫黄：鶴見化学（株）製の粉末硫黄
加硫促進剤：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＣＺ
【００３６】
（製造方法）
表１の配合内容にしたがって、硫黄および加硫促進剤を除く材料を、バンバリー型ミキサーを用いて混練りした。つぎに、硫黄および加硫促進剤を添加し混練りし、得られたゴム組成物を押出し成型した。得られたゴム組成物を加硫することにより、試験片を作製した。
【００３７】
また、表１の配合内容にしたがって、硫黄および加硫促進剤を除く材料を、バンバリー型ミキサーを用いて混練りし、オープンロールで加硫系を練りこんだ。シートを張り合わせてトレッドに整え、２４５／４０Ｒ１８のタイヤを試作した。
【００３８】
（試験方法）
▲１▼ｔａｎδ（０℃）、Ｅ´（０℃）
試験片について、（株）岩本製作所製の粘弾性スペクトロメーターを用いて、０℃、５％歪みの条件で損失正接（ｔａｎδ）および複素弾性率（Ｅ´）を測定した。ｔａｎδ（０℃）は、値が高いほどヒステリシスが上がりウェットグリップが向上する。Ｅ´（０℃）は、値が低いほど路面凹凸に追従しやすく、ウェットグリップが向上する。
【００３９】
▲２▼硬度の温度依存
試験片について、０℃における硬度の値から１００℃における硬度の値を引いた値を求めた。この値が小さいほど、硬度の温度依存性が小さく、さまざまな路面温度、路面状況に対して硬度が変わらず、ウェットグリップを発揮しやすい。
【００４０】
▲３▼ｔａｎδピーク温度
試験片について、（株）岩本製作所製の粘弾性スペクトロメーターを用いて、０．５％歪み、１０Ｈｚの条件で−７０〜１００℃までの温度分散を測定し、そのときのｔａｎδピーク温度を求めた。この温度が高いほど、ｔａｎδ（０℃）は大きくなるが、Ｅ´（０℃）は高くなり、硬度の温度依存性も悪化する傾向がある。
【００４１】
▲４▼耐摩耗性指数
試作タイヤを装着した乗用車でウェット路面において実車テストを行なった。サーキットを１０周したときの摩耗外観を、比較例１を１００として評価した。指数が大きいほど、耐摩耗性が良好であることを示す。
【００４２】
▲５▼ウェットグリップ指数
耐摩耗性試験において、１０周を限界速度で走行したときのラップタイムの測定値の平均を出し、比較例１を基準としたときの逆数で評価した。指数が大きいほど、ウェットグリップ性能が良好であることを示す。
【００４３】
▲６▼加工性（バンバリーでの混練り時の密着）
タイヤ試作時のバンバリーでの混練りで、加工性を５点満点で評価した。点数が高いほど加工性がよい。
評点３：ロール作業時に、ロールを止めて引張らないとゴムがロールから外せない（シートオフできない）レベル。
評点３．５：ロール作業時にかなりの力でゴムを引張らないとシートオフできないレベル。
評点４：ロール作業時にややゴムを引張らないとシートオフできないレベル。
評点５：ロール作業時に容易にシートオフできるレベル。
【００４４】
（試験結果）
結果を表１に示す。
【００４５】
比較例１の基準に対して、適度にＳＢＲのビニル量を上げて結合スチレン量を下げ、分子量を上げ、かつ油展量を増やした実施例１では、ウェットグリップ、耐摩耗性および加工性の改善が図られた。
【００４６】
極端にＳＢＲのビニル量を上げ、可能なまで高分子量化した実施例２および３では、さらに各性能が向上した。
【００４７】
一方、ＳＢＲの結合スチレン量を少しだけ下げてビニル量を少しだけ上げた比較例２では、その効果は充分ではなかった。
【００４８】
ＳＢＲの結合スチレン量とビニル量は維持し、分子量のみ上げた比較例３では、耐摩耗性は向上したがウェットグリップの向上効果は小さかった。
【００４９】
ＳＢＲのビニル量を上げ、分子量を上げても、ある一定温度以上のｔａｎδピーク温度を示さない比較例４では、ウェットグリップが不足した。
【００５０】
ＳＢＲの結合スチレン量を上げ、ビニル量を下げた比較例５では、ｔａｎδ（０℃）は向上するが、Ｅ´（０℃）および硬度の温度依存性はわるくなり、ウェットグリップが不充分であった。
【００５１】
【表１】

【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、結合スチレン量が低く、ビニル量が高く、分子量が高く、かつ油展量の多いＳＢＲを使用することによって、ウェットグリップ、耐摩耗性および加工性の改善を図ることができる。

Claims

４０重量％以上のスチレン−ブタジエンゴムを含むゴム成分１００重量部に対して、シリカ８０〜２００重量部および軟化剤８０〜２５０重量部からなり、前記スチレン−ブタジエンゴムは、ポリスチレン換算重量平均分子量が１００００００以上、結合スチレン量が１０〜４０重量％、ブタジエン部分中のビニル量が６５重量％以上、かつ油展量がスチレン−ブタジエンゴムの固形分量１００重量部に対して５０重量部以上であるゴム組成物であって、ｔａｎδ温度分散のピーク温度が−５℃以上であるゴム組成物。
請求項１記載のゴム組成物からなるトレッドを有するタイヤ。