JP2005272720A

JP2005272720A - タイヤ用トレッドゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP2005272720A
Application number: JP2004089931A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Kunisawa; 鉄也國澤
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2004-03-25
Filing date: 2004-03-25
Publication date: 2005-10-06

Abstract

【課題】グリップ性能、加工性および高温での強度を高度にバランスよく向上させるタイヤ用トレッドゴム組成物、およびそれを用いた空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】エチレンプロピレンジエンゴムを５〜５０重量％含むゴム成分１００重量部に対して、充填剤を７０〜１４０重量部含有するタイヤ用トレッドゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤ。
【選択図】なし

Description

本発明は、グリップ性能、加工性および高温での強度を高度にバランスよく向上させるタイヤ用トレッドゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤに関する。

舗装道路向け競技用（レース用）タイヤにおいて、使用時のトレッドゴム温度はしばしば１００℃以上となり非常に強い刺激を受けることになり、それによってゴムの摩耗が進行し、グリップ低下を引き起こす原因となる。そのゆえ、グリップの持続性を向上させるためには、トレッドゴムの高温での強度（耐久性）を向上させなければならない。

耐久性を向上させる方法として、充填剤であるカーボンブラックを多く用いることが一般的に知られている。しかし、カーボンブラックを多く用いるとゴムの硬度が硬くなりすぎ、グリップ低下の要因となる。また、カーボンブラックを多用するとゴムの粘度上昇を引き起こし加工性に問題が残る。

また、特許文献１には、ジエン系ゴム成分に対して特定のカーボンブラック、シリカおよびシランカップリング剤を配合するタイヤサイドウォール用ゴム組成物が開示されている。しかし、該ゴム組成物をトレッドとして用いたとしても充分なグリップ性能が得られないという問題があった。

特開平１０−３６５５９号公報

本発明は、グリップ性能、加工性および高温での強度を高度にバランスよく向上させるタイヤ用トレッドゴム組成物、およびそれを用いた空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本発明は、エチレンプロピレンジエンゴムを５〜５０重量％含むゴム成分１００重量部に対して、充填剤を７０〜１４０重量部含有するタイヤ用トレッドゴム組成物に関する。

前記充填剤はカーボンブラックであることが好ましく、該カーボンブラックのチッ素吸着比表面積は、１３０〜３００ｍ²／ｇであることが好ましい。

さらに、前記タイヤ用トレッドゴム組成物のゴム成分として、以下の式を満たす溶液重合スチレンブタジエンゴムを含有することが好ましい。
（ビニル含量）≧１００−２×（スチレン含量）

加硫後のタイヤ用トレッドゴム組成物において、１００℃における３００％伸張時モジュラス（Ｍ３００Ｈ）が２．０ＭＰａ以上であり、かつ、室温における３００％伸張時モジュラス（Ｍ３００Ｒ）に対する、１００℃における３００％伸張時モジュラス（Ｍ３００Ｈ）の比（（Ｍ３００Ｈ）／（Ｍ３００Ｒ））が、０．５５以上であることが好ましい。

また、本発明は、前記タイヤ用トレッドゴム組成物を用いた空気入りタイヤに関する。

本発明によれば、エチレンプロピレンジエンゴムおよびカーボンブラックを含むことにより、グリップ性能、加工性および高温での強度を高度にバランスよく向上させるタイヤ用トレッドゴム組成物、およびそれを用いた空気入りタイヤを提供することができる。

本発明のタイヤ用トレッドゴム組成物は、ゴム成分、充填剤からなる。

ゴム成分は、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）を含有し、ＥＰＤＭの含有量は、ゴム成分中に５重量％以上、好ましくは１０重量％以上である。含有量が５重量％未満では、高温における充分な強度が得られない。また、ＥＰＤＭの含有量は５０重量％以下、好ましくは４５重量％以下である。含有量が５０重量％をこえると、グリップ性能は向上するが、高温における強度が悪化する。

また、ゴム成分としては、ＥＰＤＭのほかに、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）などを用いることができるが、グリップ性能を考慮した場合、ＳＢＲを用いることが好ましい。

ＳＢＲとしては、乳化重合ＳＢＲ（Ｅ−ＳＢＲ）および溶液重合ＳＢＲ（Ｓ−ＳＢＲ）があげられるが、Ｅ−ＳＢＲは、低分子成分の含有量が多く、耐ブロー性能の点で不利になるため、Ｓ−ＳＢＲを用いることが好ましい。

ＳＢＲのスチレン含量は２０〜６０％であることが好ましい。スチレン含量が２０％未満では、グリップ性能が低下する傾向があり、６０％をこえると、耐摩耗性が悪化する傾向がある。

また、ＳＢＲのビニル含量は１０％以上であることが好ましく、２０％以上であることがより好ましい。ビニル含量が１０％未満では、グリップが不足する傾向がある。また、ビニル含量は８０％以下であることが好ましい。８０％をこえると、ポリマーの作成が困難になる傾向がある。

さらにＳＢＲは、以下の式を満たすことが好ましい。
（ビニル含量）≧１００−２×（スチレン含量）

ＳＢＲが前記式を満たさない場合、グリップ性能が充分に得られない傾向がある。

ＳＢＲの含有量は、ゴム成分中に５０重量％以上であることが好ましく、５５重量％以上であることがより好ましい。含有量が５０重量％未満では、グリップ性能は向上するが、高温における強度が悪化する傾向がある。また、ＳＢＲの含有量は９５重量％以下であることが好ましく、９０重量％以下であることがより好ましい。含有量が９５重量％をこえると、高温における充分な強度が得られない傾向がある。

本発明に用いられる充填剤としては、カーボンブラック、シリカ、クレーなどがあげられ、なかでもドライ路面での高いグリップ性能を発現するという点から、カーボンブラックを充填剤として用いることが好ましい。該充填剤は１種または２種以上併用することができる。

充填剤の含有量は、ゴム成分１００重量部に対して７０重量部以上、好ましくは８０重量部以上である。含有量が７０重量部未満では、グリップ性能が不足する。また、カーボンブラックの含有量は、１４０重量部以下、好ましくは１３５重量部以下である。含有量が１４０重量部をこえると、硬度が増大することでグリップ性能が低下し、加工性も低下する。

充填剤としてカーボンブラックを用いる場合、そのチッ素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）は１３０ｍ²／ｇ以上であることが好ましく、１３５ｍ²／ｇ以上であることがより好ましい。Ｎ₂ＳＡが１３０ｍ²／ｇ未満では、充分なグリップ性能および強度が得られない傾向がある。また、Ｎ₂ＳＡは３００ｍ²／ｇ以下であることが好ましく、２８０ｍ²／ｇ以下であることがより好ましい。Ｎ₂ＳＡが３００ｍ²／ｇをこえると、加工性が低下し、コストがかかる傾向がある。

本発明のタイヤ用トレッドゴム組成物には、前記ＥＰＤＭ、ＳＢＲおよび充填剤以外にも配合剤として、プロセスオイルなどの軟化剤、ワックス、老化防止剤、ステアリン酸、酸化亜鉛、加硫促進剤、および、硫黄などの加硫剤を適宜用いることができる。

本発明のタイヤ用トレッドゴム組成物は、前記ゴム成分、充填剤および配合剤を、通常の加工装置、たとえば、ロール、バンバリーミキサー、ニーダーなどを用いて混練し、加硫することで得ることができる。

前記加硫後のタイヤ用トレッドゴム組成物において、１００℃における３００％伸張時モジュラス（Ｍ３００Ｈ）は、２．０ＭＰａ以上であることが好ましく、２．３ＭＰａ以上であることがより好ましい。Ｍ３００Ｈが２．０ＭＰａ未満では、得られたゴム組成物から製造されたタイヤを用いて走行した際、強度が弱いため耐摩耗性が非常に悪化する傾向がある。

また、前記加硫後におけるタイヤ用トレッドゴム組成物の、室温における３００％伸張時モジュラス（Ｍ３００Ｒ）は、４．０ＭＰａ以上であることがより好ましい。Ｍ３００Ｒが４．０ＭＰａ未満では、走行の初期段階においても耐摩耗性が悪化し、走行するのに不充分である傾向がある。

さらに、Ｍ３００Ｒに対する、Ｍ３００Ｈの比（（Ｍ３００Ｈ）／（Ｍ３００Ｒ））は、０．５５以上であることが好ましく、０．５８以上であることがより好ましい。比が０．５５以上であることで、高温における強度が向上し、優れたグリップの持続性が得られる。

本発明の空気入りタイヤは、前記タイヤ用トレッドゴム組成物を用いて、通常の本発明によって製造される。すなわち、前記タイヤ用トレッドゴム組成物を、未加硫の段階でトレッドの形状に押し出し加工し、タイヤ成形機上で通常の方法により貼り合わせて未加硫のタイヤを成形する。この未加硫タイヤを加硫機中で加熱・加圧して本発明の空気入りタイヤを得る。

本発明の空気入りタイヤは、二輪車および四輪車のどちらにも適用でき、同程度の効果を発現させることができる。

以下、実施例において本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

実施例１〜３および比較例１〜３
実施例および比較例において用いた各種薬品を以下に説明する。
ＳＢＲ：旭化成（株）製のＴ４３５０（ポリマー分１００重量部に対してオイルを５０重量部含有、ビニル含量４０％、スチレン含量３９％）
ＥＰＤＭ：住友化学工業（株）製のエスプレン５０２
カーボンブラック：昭和キャボット（株）製のＮ１１０（Ｎ₂ＳＡ：１４４ｍ²／ｇ）
プロセスオイル：出光興産（株）製のダイアナプロセスＰＳ３２
ワックス：大内新興化学工業（株）製のサンノックワックス
老化防止剤：フレキシス社製のサントフレックス１３
ステアリン酸：日本油脂（株）製の桐
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の酸化亜鉛２号
硫黄：軽井沢精錬所製の硫黄
加硫促進剤：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＮＳ

（株）神戸製鋼所製１．７Ｌバンバリーを用いて、硫黄および加硫促進剤をのぞく前記各種薬品を表１に示す配合内容にて混練りした。得られた混練り物に硫黄、加硫促進剤を加えて二軸ローラーにて練り込んだ混合物を１７５℃において１５分間加硫することでゴム組成物を得た。得られたゴム組成物を用いて以下の試験を行なった。

（引っ張り試験）
調製したゴム組成物からＪＩＳ−Ｋ６２５１に準じて３号ダンベルを用いて引っ張り試験を各温度（室温および１００℃）にて実施し、３００％伸び時のモジュラス（Ｍ３００ＲおよびＭ３００Ｈ）をそれぞれ測定した。測定値から、室温での３００％時モジュラス（Ｍ３００Ｒ）に対する、１００℃での３００時モジュラス（Ｍ３００Ｈ）の比Ｒを以下の式により算出した。Ｒ値が高いほど、高温での強度が高いことを示す。
Ｒ＝（Ｍ３００Ｈ）／（Ｍ３００Ｒ）

（グリップ性能）
二輪リア用１８０／５５ＺＲ１７サイズのタイヤを常法で作製し、当該タイヤを装着したレース用車両を用い、サーキットにて官能試験を実施した。比較例１を６点としてそれぞれ相対評価した。点数が高いほど、グリップ性能が良好である。

表１にそれぞれの試験結果を示す。なお、表中におけるＳＢＲの配合量は、ＳＢＲ中のオイル分を除いたポリマー量を示す。

実施例１〜３のゴム組成物は、高温での強度とグリップ性能とがバランスよく向上している。一方、比較例１および２のゴム組成物は、ＥＰＤＭの含有量が５質量部未満であり、Ｒ値があまり大きくなく、高温での充分な強度が得られない。また、比較例３のゴム組成物は、ＥＰＤＭの量が５０質量部より大きく、グリップ性能は向上しているもののＲ値が低く好ましくない。

Claims

エチレンプロピレンジエンゴムを５〜５０重量％含むゴム成分１００重量部に対して、充填剤を７０〜１４０重量部含有するタイヤ用トレッドゴム組成物。
充填剤がカーボンブラックであり、該カーボンブラックのチッ素吸着比表面積が、１３０〜３００ｍ²／ｇである請求項１記載のタイヤ用トレッドゴム組成物。
さらにゴム成分として、以下の式を満たす溶液重合スチレンブタジエンゴムを含有する請求項１または２記載のタイヤ用トレッドゴム組成物。
（ビニル含量）≧１００−２×（スチレン含量）
加硫後の、１００℃における３００％伸張時モジュラス（Ｍ３００Ｈ）が２．０ＭＰａ以上であり、かつ、
室温における３００％伸張時モジュラス（Ｍ３００Ｒ）に対する、１００℃における３００％伸張時モジュラス（Ｍ３００Ｈ）の比（（Ｍ３００Ｈ）／（Ｍ３００Ｒ））が、０．５５以上である請求項１、２または３記載のタイヤ用トレッドゴム組成物。
請求項１、２、３または４記載のタイヤ用トレッドゴム組成物を用いた空気入りタイヤ。