JP2005179393A

JP2005179393A - タイヤトレッド用ゴム組成物

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Publication number: JP2005179393A
Application number: JP2003418197A
Authority: JP
Inventors: Yasuhisa Minagawa; 康久皆川
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2003-12-16
Filing date: 2003-12-16
Publication date: 2005-07-07
Anticipated expiration: 2023-12-16
Also published as: JP4616550B2

Abstract

【課題】転がり抵抗の低減およびグリップ性の向上を両立させ得るタイヤトレッド用ゴム組成物を提供する。
【解決手段】−Ｓ−（Ｓ）_n−の架橋結合（式中、ｎは、１〜７の整数である）を有するポリブタジエンゴム、その他のジエン系ゴム、およびチッ素吸着比表面積が１００ｍ²／ｇ以上のカーボンブラックからなるタイヤトレッド用ゴム組成物。−Ｓ−（Ｓ）_n−の架橋結合（式中、ｎは、１〜７の整数である）を有するポリブタジエンゴム、その他のジエン系ゴム、およびシリカからな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、とりわけ転がり抵抗の低減とグリップ性の向上を両立し、さらに耐摩耗性の改善されたタイヤトレッド用ゴム組成物に関する。

近年、環境問題のために、乗用車・トラック・バス用タイヤの転がり抵抗の低減（低燃費化）が厳しく求められている。また、自動車タイヤに要求される特性は、転がり抵抗の低減のほかにも、操縦安定性、耐摩耗性、乗り心地など多岐にわたる。これらの性能のうち、とくにタイヤのグリップ性と転がり抵抗は、いずれもゴムのヒステリシスロスに関する特性である。一般に、ヒステリシスロスを大きくすると、グリップ力は高くなり制動性能が向上するが、転がり抵抗も大きくなり燃費の増大をもたらす。このように、グリップ性と転がり抵抗は二律背反する関係にあるため、これらを同時に満足させることが非常に難しく、種々の工夫がなされてきた。

転がり抵抗の低減およびグリップ性能の向上を両立させるために、ゴム組成物にタングステンなどの無機化合物を添加する方法（特許文献１参照）が提案されているが、転がり抵抗の低減およびグリップ性能の向上を高度に両立させるゴム組成物は、未だに存在していないのが現状である。

特開２０００−３１９４４７号公報

本発明は、転がり抵抗の低減とグリップ性の向上を高度に両立させ得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。

本発明は、−Ｓ−（Ｓ）_n−の架橋結合（式中、ｎは、１〜７の整数である）を有するポリブタジエンゴム、その他のジエン系ゴム、およびチッ素吸着比表面積が１００ｍ²／ｇ以上のカーボンブラックからなるタイヤトレッド用ゴム組成物に関する。

また、本発明は、−Ｓ−（Ｓ）_n−の架橋結合（式中、ｎは、１〜７の整数である）を有するポリブタジエンゴム、その他のジエン系ゴム、およびシリカからなるタイヤトレッド用ゴム組成物に関する。

本発明によれば、−Ｓ−（Ｓ）_n−の架橋結合を有するポリブタジエンゴムおよびその他のジエン系ゴムを配合することにより、転がり抵抗の低減とグリップ性の向上を高度に両立し、さらに耐摩耗性の改善されたタイヤトレッド用ゴム組成物を提供することができる。

本発明の第１のタイヤトレッド用ゴム組成物は、−Ｓ−（Ｓ）_n−の架橋結合（式中、ｎは１〜７の整数である）を有するポリブタジエンゴム（硫黄含有ＢＲ）、その他のジエン系ゴム成分、およびカーボンブラックを含有する。

ＢＲが有する架橋結合−Ｓ−（Ｓ）_n−において、ｎは１〜７の整数である。ｎの下限については１であることが好ましく、上限については７であることが好ましい。ｎが１未満では、架橋結合のＣ−Ｓの解離エネルギーが大きすぎて、硫黄含有ＢＲの反応性が低下する。ｎが７をこえると、加硫戻りしやすくなる、あるいは加硫中、時間経過によりゴム組成物が著しく硬化する。

硫黄含有ＢＲの−Ｓ−（Ｓ）_n−の架橋結合は、二塩化硫黄などの硫化剤とポリブタジエンとを反応させることによって、ポリマー鎖間に導入される。たとえば、ＢＲの重合反応の最終段階で、または重合反応後に硫化剤を添加することで硫化剤とＢＲを反応させて、−Ｓ−（Ｓ）_n−の架橋結合を導入することができる。−Ｓ−（Ｓ）_n−の架橋結合を導入することにより、他のゴム成分との混練り中に、若干の加硫（自己動的加硫）が生じて他のゴムとの相容性が向上し、該ＢＲが微分散する。ここで自己動的加硫とは、加硫剤を別途加えないで生じる加硫を示す。該ＢＲが微分散することによって、転がり抵抗が低減される。

硫黄含有ＢＲの硫黄含有率は、該ポリブタジエンゴム中に０．００１〜５重量％であることが好ましい。０．００１重量％未満では、転がり抵抗の低減効果が得られない傾向がある。また、５重量％をこえると、混練り中にゴム焼けを生じる傾向が高くなる。

本発明の第１のタイヤトレッド用ゴム組成物における硫黄含有ＢＲの含有量の下限は、硫黄含有ＢＲおよびその他のゴム成分からなる全ゴム成分中に、５重量％であることが好ましく、１０重量％であることがより好ましい。また、含有量の上限については、６０重量％であることが好ましく、５０重量％であることがより好ましい。５重量％未満では、硫黄含有ＢＲの量が少なくなりすぎて転がり抵抗の低減効果が得られない傾向がある。また、６０重量％をこえると、硫黄含有ＢＲ量が増えすぎて、タイヤとして充分なウェットグリップ性が得られなくなる傾向がある。

本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、硫黄含有ＢＲのほかのジエン系ゴムを含有する。具体的には、天然ゴム（ＮＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）およびスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）などがあげられ、中でも硫黄含有ＢＲとの相容性が高いことから、ＮＲ、ＩＲおよびＢＲを含有することが好ましい。

カーボンブラックとしては、チッ素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が１００ｍ²／ｇ以上のものが使用される。Ｎ₂ＳＡが１００ｍ²／ｇ未満では、充分な耐摩耗性が得られない。

カーボンブラックの配合量の下限は、前記硫黄含有ＢＲおよびその他のジエン系ゴムの合計量（ゴム成分）１００重量部に対して、２０重量部であることが好ましく、３０重量部であることがより好ましく、カーボンブラックの配合量の上限は、１００重量部であることが好ましく、９０重量部であることがより好ましい。カーボンブラックの配合量が２０重量部未満では、充分な耐摩耗性が得られない傾向がある。また、配合量が１００重量部をこえると、ゴムが硬くなりすぎて、充分なグリップ性が得られない傾向がある。

本発明の第２のタイヤトレッド用ゴム組成物は、−Ｓ−（Ｓ）_n−の架橋結合（式中、ｎは１〜７の整数である）を有するポリブタジエンゴム（硫黄含有ＢＲ）、その他のジエン系ゴム成分、およびシリカを含有する。

第２のタイヤトレッド用ゴム組成物に用いる硫黄含有ＢＲ、その他のジエン系ゴム成分は、第１のタイヤトレッド用ゴム組成物で用いたものと同様のものを用いる。

本発明の第２のタイヤトレッド用ゴム組成物における硫黄含有ＢＲの含有量の下限は、硫黄含有ＢＲおよびその他のゴム成分からなる全ゴム成分中に、５重量％であることが好ましく、１０重量％であることがより好ましい。また、含有量の上限については、６０重量％であることが好ましく、５０重量％であることがより好ましい。５重量％未満では、硫黄含有ＢＲの量が少なくなりすぎて転がり抵抗の低減効果が得られない傾向がある。また、６０重量％をこえると、硫黄含有ＢＲ量が増えすぎて、タイヤとして充分なウェットグリップ性が得られなくなる傾向がある。

シリカとしては、湿式法または乾式法により製造されたシリカがあげられるが、とくに制限はない。

シリカのチッ素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）の下限については１２０ｍ²／ｇであることが好ましく、１５０ｍ²／ｇであることがより好ましい。上限については３００ｍ²／ｇであることが好ましく、２７０ｍ²／ｇであることがより好ましい。Ｎ₂ＳＡが１２０ｍ²／ｇ未満では、充分な補強性が得られない傾向がある。また、Ｎ₂ＳＡが３００ｍ²／ｇをこえると、ゴム中で充分に分散しない傾向がある。

シリカの配合量の下限は、前記硫黄含有ＢＲおよびその他のジエン系ゴムの合計量（ゴム成分）１００重量部に対して、１０重量部であることが好ましく、２０重量部であることがより好ましい。上限は９０重量部であることが好ましく、８０重量部であることがより好ましい。シリカの配合量が１０重量部未満では、シリカによるウェットグリップ性の改善効果が得られない傾向がある。また、配合量が９０重量部をこえると、ゴムが硬くなりすぎる傾向がある。

本発明のゴム組成物には、カーボンブラックおよびシリカを共に配合することができる。

カーボンブラックおよびシリカの合計量の下限は、前記硫黄含有ＢＲおよびその他のジエン系ゴムの合計量１００重量部に対して、２０重量部であることが好ましく、３０重量部であることがより好ましく、上限は１２０重量部であることが好ましく、１００重量部であることがより好ましい。カーボンブラックおよびシリカの合計量が２０重量部未満では、充分な耐摩耗性が得られない傾向がある。また、合計量が１２０重量部をこえると、カーボンブラックおよびシリカのゴムへの分散が充分におこらず、耐摩耗性が悪化すると同時に、ゴムが硬くなる傾向がある。

なお、本発明のゴム組成物には、硫黄含有ＢＲ、その他のジエン系ゴム、カーボンブラック、シリカのほかにも、必要に応じて、シランカップリング剤、可塑剤、軟化剤、老化防止剤、加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤などの通常のゴム工業で使用される配合剤を適宜配合することができる。

本発明のゴム組成物は、タイヤトレッドに用いられることが好ましい。

以下に、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制限されるものではない。

以下に、実施例および比較例で用いた材料をまとめて示す。
ＮＲ：ＲＳＳ＃３
ＢＲ１：宇部興産（株）製のＵＢＥＰＯＬＢＲ１５０Ｂ
硫黄含有ＢＲ：バイエル社製のＢＵＮＡＣＢ２４（−Ｓ−（Ｓ）_n−の架橋結合（ｎ＝１）を含有
カーボンブラック：昭和キャボット（株）製のショウブラックＮ２２０（Ｎ₂ＳＡ：１２５ｍ²／ｇ）
シリカ：デグッサ社製のウルトラジルＶＮ３（Ｎ₂ＳＡ：２１０ｍ²／ｇ）
ワックス：大内新興化学工業（株）製のサンノックＮ
老化防止剤：大内新興化学工業（株）製のノクラック６Ｃ
ステアリン酸：日本油脂（株）製
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の亜鉛華２種
硫黄：鶴見化学工業（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ＮＳ（Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド）

実施例１〜２および比較例１
表１に示す配合に従い、まず加硫剤、加硫促進剤以外の材料をバンバリーミキサーを用いて１２０℃で３分間混練りし、そののち、加硫剤および加硫促進剤を加え、ロールを用いて５０℃で５分間混練りした。得られた混練り物を１５０℃で３０分間加硫し、下記の試験に用いた。

（ランボーン摩耗試験）
ランボーン摩耗試験機を用いて、荷重２．５ｋｇｆ、スリップ率４０％の条件で３分間摩耗させて摩耗重量を測定した。この摩耗重量を比重より摩耗体積（以下摩耗量）に変換した。そして比較例１の値を１００とし、指数で表示した。指数が小さいほど摩耗量が少なく、耐摩耗性に優れることを示す。

（転がり抵抗）
（株）上島製作所製のスペクトロメーターを用いて、動的歪振幅±２％、周波数１０Ｈｚ、温度７０℃の条件でｔａｎδを測定した。比較例１を１００として、指数で表示した。数値が小さいほど転がり抵抗が低減され、良好であることを示す。

（グリップ性）
ゴム組成物をトレッドに用い、１９５／６５Ｒ１５のタイヤを試作した。このタイヤを用いて、ドライアスファルト路面のテストコースにて実車走行を行なった。その際における操舵時のコントロール性をテストドライバーが評価した。比較例１を１００とし、指数が大きいほど、ドライ路面におけるグリップ性が高いことを示す。

結果を表１に示す。

表１の結果から、硫黄含有ＢＲを配合することにより、転がり抵抗を大きく低減できることがわかる。また、それと同時にグリップ性をほぼ維持しながら、耐摩耗性も向上できることがわかる（実施例１）。また、カーボンブラックおよびシリカを配合すると、転がり抵抗の低減とグリップ性の向上を高度に両立できることがわかる（実施例２）。

Claims

−Ｓ−（Ｓ）_n−の架橋結合（式中、ｎは、１〜７の整数である）を有するポリブタジエンゴム、その他のジエン系ゴム、およびチッ素吸着比表面積が１００ｍ²／ｇ以上のカーボンブラックからなるタイヤトレッド用ゴム組成物。
−Ｓ−（Ｓ）_n−の架橋結合（式中、ｎは、１〜７の整数である）を有するポリブタジエンゴム、その他のジエン系ゴム、およびシリカからなるタイヤトレッド用ゴム組成物。