JP2005290175A

JP2005290175A - タイヤトレッド用ゴム組成物

Info

Publication number: JP2005290175A
Application number: JP2004106333A
Authority: JP
Inventors: Kazumasa Nakakita; 一誠中北
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2005-10-20

Abstract

【課題】ウェット性能の向上と転がり抵抗の低減を両立し得るトレッド用ゴム組成物を提供する。
【解決手段】ビニル含有量が４０％以上のスチレン−ブタジエンゴムと、アクリロニトリル−ブタジエンゴム５〜４０重量％とからなるゴム成分を含有するトレッド用ゴム組成物。前記スチレン−ブタジエンゴムは、スチレン含有量が１５％以下であることが好ましい。
【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、とりわけウェット性能の向上と転がり抵抗の低減とを両立し得るトレッド用ゴム組成物に関する。

スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）は、タイヤ用に広く用いられているゴムである。ＳＢＲは、スチレンとブタジエンの共重合体であるが、このブタジエン部分には、シス（シス−１，４結合ブタジエン）、トランス（トランス−１，４結合ブタジエン）、ビニル（１，２結合ブタジエン）の３種類の成分が存在する。ソリューションＳＢＲ、溶液重合ＳＢＲなどとよばれるＳＢＲは、ビニル基を比較的多く含み、高温側（４０〜７０℃付近）のｔａｎδが低いため、タイヤの転がり抵抗を低減することができ、近年の低燃費タイヤに用いられるゴムの主流となっている。

しかし、ＳＢＲのブタジエン部分のビニル基濃度を上げると、ＳＢＲ全体のガラス転移温度（Ｔｇ）が上昇し、かえって低燃費性が低下してしまう。そこで、スチレン含有量を低下させ、ＳＢＲのＴｇを低下させようとすると、天然ゴム、ＢＲなどの汎用ゴムや他のＳＢＲとの相溶性が高まる。他のポリマーと相溶すると、ｔａｎδのピーク温度が低くなり、結果として低温側（０℃付近）のｔａｎδが低くなり、ウェット性能が低下してしまう。また、高温側のｔａｎδが高くなり、転がり抵抗が増大し、ビニル基を多量に含む溶液重合ＳＢＲの低燃費性に優れるという特徴が損なわれてしまう。

このような知見から、ＳＢＲのビニル含有量、スチレン含有量などを制御して他のポリマーとの非相溶系を形成する努力がなされている。

しかし、非相溶系を形成するために、ビニル含有量の高いＳＢＲのスチレン含有量を増加させると、ＳＢＲのＴｇが上昇し、高温側のｔａｎδが上昇してしまうという欠点があった。

低燃費性とウェット特性を両立させることを目的として、ＳＢＲ、ＮＲ、ＩＲ、ＢＲなどの汎用ゴムと、これらのゴムと非相溶であるＮＢＲとを用いる方法がある（特許文献１および２参照）。しかし、ビニル含有量の高い溶液重合ＳＢＲを用いることを想定したものではなく、汎用ポリマーとしてスチレン含有量の低いＳＢＲや、ＢＲなどを用いるので、転がり抵抗の低減が充分でなかった。

特開２００３−２６８６０号公報特開２０００−３０２９１５号公報

本発明は、ウェット性能の向上と転がり抵抗の低減とを両立し得る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、ビニル含有量が４０％以上のスチレン−ブタジエンゴムと、アクリロニトリル−ブタジエンゴム５〜４０重量％とからなるゴム成分を含有するトレッド用ゴム組成物に関する。

前記スチレン−ブタジエンゴムは、スチレン含有量が１５％以下であることが好ましい。

本発明によれば、溶液重合ＳＢＲ（ビニル含有量の高いＳＢＲ）の欠点である他のポリマーとの相溶性の高さを打ち消すために、ブレンドするポリマーとしてＮＢＲを用い、さらにビニル含有量の多いＳＢＲを用いることにより、溶液重合ＳＢＲの高温側のｔａｎδの低さ、すなわち転がり抵抗の低さを維持しつつ、ウェット性能をさらに向上することができる。

本発明のトレッド用ゴム組成物は、ゴム成分としてスチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）とアクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）とを含む。

前記ＳＢＲのビニル含有量は、４０％以上であり、好ましくは５０％以上、より好ましくは６０％以上である。ビニル含有量が４０％未満では、高温のｔａｎδが高くなってしまい、転がり抵抗の低減とウェット性能の向上の両立が困難である。

前記ＳＢＲのスチレン含有量は、１５％以下であることが好ましい。

なお、前記ビニル含有量およびスチレン含有量は、¹ＨＮＭＲを測定し、そのスペクトルより求めた４．７〜５．２ｐｐｍのブタジエン単位に基づくビニル結合のメチレンプロトンと６．７〜７．２ｐｐｍのスチレン単位に基づくフェニルプロトンとの比から求められる。

前述のようなＳＢＲは、溶液重合によって製造することができる。

前記ＳＢＲの含有量は、ゴム成分中に１０重量％以上であることが好ましく、３０重量％以上であることがより好ましく、７０重量％以上であることがさらに好ましい。前記ＳＢＲの含有量が１０重量％未満では、ＮＢＲの配合量が多すぎるため、他のゴムとのゴム／ゴム間の接着力が低下し、剥離を生じる傾向がある。また、前記ＳＢＲの含有量は、８０重量％以下であることが好ましい。前記ＳＢＲの含有量が８０重量％をこえるとＮＢＲ量が少なくなり、ＮＢＲを配合することにより得られる効果が小さい。

前記ＮＢＲのニトリル含有量は、好ましくは１０重量％以上、より好ましくは２０重量％以上である。ニトリル含有量が１０重量％未満では、ガラス転移温度が低くなりすぎ、ウェット性能の向上効果が得られない傾向がある。また、ニトリル含有量は、好ましくは４０％以下である。ニトリル含有量が４０％をこえると、ガラス転移温度が高くなりすぎ、かえってウェット性能が低下する傾向がある。ここで、ニトリル含有量は、赤外吸収スペクトルを測定し、そのスペクトル分析をすることにより求められる。

前記ＮＢＲのガラス転移温度（Ｔｇ）は、好ましくは−５０℃以上、より好ましくは−４０℃以上である。Ｔｇが−５０℃未満ではウェット性能の向上がみられない傾向がある。また、Ｔｇは、好ましくは０℃以下、より好ましくは−１０℃以下である。Ｔｇが０℃をこえると、かえってウェット性能が低下する傾向がある。

前記ＮＢＲ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、より好ましくは２０重量％以上である。ＮＢＲの含有量が５重量％未満では、ＮＢＲを含有することで得られる効果がない。また、ＮＢＲの含有量は、４０重量％以下、好ましくは３５重量％以下、より好ましくは３０重量％以下である。前記ＳＢＲの含有量が４０重量％をこえると、他のゴムとの接着力が低下する。

本発明のゴム組成物は、前記ＳＢＲ、ＮＢＲのほかにも、ゴム成分として天然ゴム（ＮＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）などの汎用ゴムなどを含むことができる。

また、本発明のゴム組成物は、前記ゴム成分のほかにも、カーボンブラック、シリカなどの充填剤、加硫剤、加硫促進剤、各種オイル、老化防止剤、可塑化剤などの通常ゴム業界で用いられる各種添加剤を配合することができる。

前記ゴム成分および必要に応じてその他の添加剤は、一般的な方法で混練して組成物とし、加硫することができる。

以下に、実施例に基づいて本発明を詳細に説明するが、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各種薬品をまとめて示す。
溶液重合ＳＢＲ１：日本ゼオン（株）製のＮＳ１１２Ｒ（ビニル含有量３５％、スチレン含有量１５％、Ｔｇ：−５４℃）
溶液重合ＳＢＲ２：住友化学工業（株）製のＳＥ８５５１（ビニル含有量４５％、スチレン含有量１５％、Ｔｇ：−３５℃）
溶液重合ＳＢＲ３：（ビニル含有量７０％、スチレン含有量１５％、Ｔｇ：−２５℃）
溶液重合ＳＢＲ４：（ビニル含有量５％、スチレン含有量４５％、Ｔｇ：−３７℃）
ＮＢＲ１：日本ゼオン（株）製のＤＮ４０１（ニトリル含有量１８％、Ｔｇ：−４５℃）
ＮＢＲ２：日本ゼオン（株）製の１０４３（ニトリル含有量２９％、Ｔｇ：−３５℃）
ＮＢＲ３：ＪＳＲ（株）製のＮ２４１（ニトリル含有量３３％、Ｔｇ：−３０℃）
ＮＲ：ＪＳＲ（株）製のＮ２３７
カーボンブラック：三菱化学（株）製のＵＭ
シリカ：デグサ社製のＶＮ３
シランカップリング剤：デグサ社製のＳｉ６９
老化防止剤：フレキシス社製のサントフレックス６ＰＰＤ
加硫促進剤：フレキシス社製のＣＢＳ

以下に、実施例および比較例で実施した試験方法をまとめて示す。
（ウェット性能）
温度分散測定の０℃におけるｔａｎδを、ウェットグリップ性能の指標とした。比較例１のｔａｎδを１００として指数で示した。指数が大きいほどｔａｎδが大きく、ウェットグリップ性能が良好である。

（転がり抵抗）
温度分散測定の６０℃におけるｔａｎδを、転がり抵抗の指標とした。比較例１のｔａｎδを１００として指数で示した。指数が大きいほどｔａｎδが小さく、転がり抵抗が低く良好である。

（ゴム／ゴム接着性）
評価するゴム同士を未加硫状態で貼り付け、更にその外側にナイロンのプライを貼り付け、プレスにて加硫を行う。幅２５ｍｍに切り取り、評価ゴムの界面から１８０°方向にそれぞれのゴムサンプルを５００ｍｍ／ｍｉｎの速度で引っ張り、剥離を生じさせる。サンプルゴム同士の界面で剥離が生じた場合は、ゴム同士の加硫接着性が劣ると考えられ、「×」、ゴムの内部で凝集破壊が生じた場合は、ゴム同士の接着性が良好と考えられ「○」と判定する。

ゴム成分として、各種溶液重合ＳＢＲと、ＮＲあるいは各種ＮＢＲとを表１に示す重量比率で、さらにゴム成分１００重量部に対してカーボンブラックを３０重量部、シリカを４０重量部、シランカップリング剤を５重量部、ステアリン酸を２重量部、酸化亜鉛を２重量部、オイルを１０重量部を、ワックスを２重量部、老化防止剤を２重量部配合し、１６０℃で５分間混練りした。得られた混練り物に、ゴム成分１００重量部に対して硫黄を２重量部および加硫促進剤を１重量部配合して、１００℃で３分間混練りし、得られた未加硫ゴム組成物を１６０℃で２０分間加硫した。

実施例１〜４および比較例１〜４
得られたゴム組成物について、前記ウェット性能および転がり抵抗の測定を行なった。結果を表１に示す。

実施例１〜４は、ビニル含有量の高いＳＢＲとＮＢＲが非相溶系であり、ウェット性能の向上と転がり抵抗の低減が両立されている。

比較例１および２は、ビニル含有量の低いＳＢＲを使用しているため、転がり抵抗が増大している。

比較例３、４は、ビニル含有量の高いＳＢＲ（ＳＢＲ２および３）が、ＳＢＲ４と相溶してしまうため、ウェット性能の向上と転がり抵抗の低減とのバランスが良好でない。

実施例５〜６および比較例５〜６
溶液重合ＳＢＲ３とＮＢＲ２との重量比率をかえたほかは、実施例２と同様にしてゴム組成物を作製した。得られたゴム組成物について、ウェット性能、転がり抵抗およびゴム／ゴム接着性の試験を行なった。結果を表２に示す。

溶液重合ＳＢＲ３とＮＢＲ２を適量混合した実施例２および５〜６は、ウェット性能の向上と転がり抵抗の低減のバランスがよく、ゴム／ゴム接着性が優れている。

ＮＢＲ量が少ない比較例５は、ウェット性能の向上と転がり抵抗の低減とのバランスの改善効果が低い。

ＮＢＲ量が多い比較例６は、ＮＢＲと汎用ゴムとの極性の違いが大きいため、ゴム／ゴム接着性が悪い。

Claims

ビニル含有量が４０％以上のスチレン−ブタジエンゴムと、アクリロニトリル−ブタジエンゴム５〜４０重量％とからなるゴム成分を含有するトレッド用ゴム組成物。
スチレン−ブタジエンゴムのスチレン含有量が１５％以下である請求項１記載のトレッド用ゴム組成物。