JP2007009062A - タイヤトレッド用ゴム組成物および空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】加工性、湿潤路面におけるグリップ性能および操縦安定性を損なうことなく、低燃費性を向上する。
【解決手段】ジエン系ゴム１００重量部に対して、シリカ２０〜１５０重量部と、トランスポリオクテネマー１〜２５重量部を含有するタイヤトレッド用ゴム組成物、及び該ゴム組成物からなるトレッドを備える空気入りタイヤである。該ゴム組成物においては、更に、オイル２０〜６０重量部を含有し、かつ、オイルとトランスポリオクテネマーの合計量で３０〜６５重量部含有することが好ましい。

Description

本発明は、タイヤトレッド用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ものである。

最近、環境あるいは安全への関心が高まるにつれ、タイヤにも転がり抵抗の低減による低燃費性や、湿潤路面でのグリップ性能、操縦安定性の向上が強く要請されるようになった。

低燃費化には、一般にフィラーとしてシリカが用いられ、同時に硫黄連鎖結合を含有するシランカップリング剤が使用されているが（下記特許文献１など）、これのみで最近の要請に応えることは難しい。

そこで、更なる低燃費化のため、フィラー中のシリカを増量したり、粒径の大きいシリカを使用したり、シリカとアフィニティのある官能基を導入したゴム成分を使用したり、シリカの分散を高める分散剤やシランカップリング剤を使用するという方策が考えられるが、このような方策では、加工性と湿潤路面におけるグリップ性能のいずれかが悪化し、更に剛性（硬度）低下による操縦安定性の悪化を招くという問題がある。

ところで、下記特許文献２には、天然ゴム及びブタジエンゴムの少なくともいずれか１種を９０〜２０重量部と、トランスポリオクテネマー１０〜８０重量部を主成分とするゴム組成物であって、０℃と５０℃の複素弾性率を規定したゴム組成物を、空気入りタイヤのサイドウォール部に使用することが提案されている。また、下記特許文献３には、ジエン系ゴム３〜１２重量％と、トランスポリオクテネマーゴム３〜１８重量％と、イソモノオレフィンとｐ−アルキルスチレンとからなる共重合体のハロゲン化物７５〜９０重量％からなるゴム組成物を、空気入りタイヤのインナーライナーまたはインナーライナー側カーカスに使用することが提案されている。このようにこれらの特許文献にはトランスポリオクテネマーを配合することは開示されているが、いずれもタイヤのトレッドに使用したものではなく、また、トランスポリオクテネマーを配合することによる低燃費性と湿潤路面でのグリップ性能の両立については何ら示唆されていない。
特開平１０−１２０８２７号公報 特開平７−１６４８９７号公報 特開２００３−１９２８５４号公報

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、加工性、湿潤路面におけるグリップ性能および操縦安定性を損なうことなく、低燃費性を向上することができるタイヤトレッド用ゴム組成物、及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。

本発明者は、これまでトレッド用ゴム組成物に使用できるとは考えられていなかったトランスポリオクテネマーを、シリカ配合のトレッド用ゴム組成物に配合することにより、意外にも上記課題を解決して、湿潤路面でのグリップ性能と低燃費性とを一層高いレベルで両立できることを見い出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明に係るタイヤトレッド用ゴム組成物は、ジエン系ゴム１００重量部に対して、シリカ２０〜１５０重量部と、トランスポリオクテネマー１〜２５重量部を含有するものである。該ゴム組成物においては、更に、オイル２０〜６０重量部を含有し、かつ、オイルとトランスポリオクテネマーの合計量で３０〜６５重量部含有することが好ましい。また、本発明に係る空気入りタイヤは、該ゴム組成物からなるトレッドを備えるものである。

本発明によれば、トレッド用ゴム組成物においてシリカとともにトランスポリオクテネマーを配合したことにより、加工性、湿潤路面におけるグリップ性能および操縦安定性を損なうことなく、低燃費性を向上することができる。

以下、本発明の実施に関連する事項について詳細に説明する。

本発明のゴム組成物において、ジエン系ゴムとしては、タイヤトレッド用ゴム組成物について一般に使用されている各種ジエン系ゴムを使用することができ、例えば、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレン−イソプレン共重合体ゴム、ブタジエン−イソプレン共重合体ゴム、ニトリルゴムなどが挙げられ、これらはそれぞれ単独で用いても２種以上併用してもよい。

ジエン系ゴムとしては、１，３−ブタジエンとスチレンとの共重合により得られるスチレン−ブタジエンゴムの単独、又は、スチレン−ブタジエンゴムと他のジエン系ゴムとのブレンドゴムが好適である。ブレンドゴムの場合、スチレン−ブタジエンゴムがジエン系ゴム中で３０重量％以上であることが好ましく、より好ましくは５０重量％以上である。スチレン−ブタジエンゴムとしては、有機リチウム化合物を開始剤とし、炭化水素系溶媒中で重合することで得られる溶液重合スチレン−ブタジエンゴム（ＳＳＢＲ）が好適であり、スズ系、ケイ素系、アルコキシシラン系カップリング剤により、その共重合体鎖末端が処理されたものであってもよく、また、末端または主鎖がシリカのシラノール基と相互作用や化学反応性を有する官能基（例えば、水酸基やアミノ基）で変性されたものであってもよい。

本発明のゴム組成物に使用されるシリカとしては、特に限定されないが、湿式シリカ、乾式シリカ、コロイダルシリカ、沈降シリカなどが挙げられ、特に含水珪酸を主成分とする湿式シリカを用いることが好ましい。シリカは、ゴム成分１００重量部に対して２０〜１５０重量部配合され、より好ましい配合量は３０〜１００重量部であり、更に好ましくは５０〜１００重量部である。シリカの配合量が２０重量部未満では、転がり抵抗性能と湿潤路面でのグリップ性能とのバランスを改善することができない。

本発明のゴム組成物において、フィラーは、上記シリカ単独でもよいが、シリカとともにカーボンブラックを配合してもよい。カーボンブラックは、ゴム成分１００重量部に対して、０〜５０重量部配合される。また、シリカとカーボンブラックは、その合計量で４０〜２００重量部配合され、より好ましくは４０〜１５０重量部である。なお、本発明のゴム組成物においては、フィラーとして上記シリカ及びカーボンブラックの他に、酸化チタン、ケイ酸アルミニウム、クレー、タルク等を他のフィラーを配合することもできる。

本発明のゴム組成物に使用されるトランスポリオクテネマーとは、シクロオクテンをメタセシス重合することにより得られるポリマーであり、炭素原子８個あたり１個の二重結合を有する。トランスポリオクテネマーは、通常、線状及び環状巨大分子の混合物として得られ、重量平均分子量（Ｍｗ）は１万〜５０万程度、二重結合のトランス含有量が５０％以上であることが好ましい。トランスポリオクテネマーは、常温では固体状であり、例として５０〜１００℃で軟化・溶融する熱可塑性のポリマーであるため、ゴム組成物の混合中には液状となって、可塑剤としてのふるまいをし、即ちオイルのように働き、また、加硫後にはゴム組成物に硬さを与える。また、二重結合を有するため加硫可能であり、加硫物はゴム弾性を示す。

トランスポリオクテネマーは、ジエン系ゴム１００重量部に対して１〜２５重量部配合され、より好ましくは３〜１５重量部、更に好ましくは５〜１０重量部配合されることである。トランスポリオクテネマーは、従来のシリカ配合のトレッド用ゴム組成物に添加するように配合してもよく、また、可塑剤として添加されるオイルの一部を置換することにより配合してもよい。

可塑剤としてのオイルは、ゴム成分１００重量部に対して２０〜６０重量部配合されることが好ましい。オイルとしては、プロセスオイルなど、トレッド用ゴム組成物において一般に使用される各種オイルを用いることができる。ゴム組成物の混合時に可塑剤として作用するオイルとトランスポリオクテネマーは、ジエン系ゴム１００重量部に対し、両者の合計量で３０〜６５重量部配合されることが好ましく、より好ましくは３０〜５０重量部である。また、加工性と加硫後の物性の点から、オイルとトランスポリオクテネマーの重量比は、オイル／トランスポリオクテネマー＝６０／１〜１／１であることが好ましく、より好ましくは１０／１〜２／１である。

本発明のゴム組成物には、上記した成分の他に、シランカップリング剤、老化防止剤、亜鉛華、ステアリン酸、加硫剤、加硫促進剤など、タイヤトレッド用ゴム組成物において一般に使用される各種添加剤を配合することができる。

以上よりなるゴム組成物は、空気入りタイヤのトレッドのためのゴム組成物として用いられ、常法に従い加硫成形することにより、トレッドを形成することができる。そして、このようにして作製された空気入りタイヤは、転がり抵抗性能、湿潤路面におけるグリップ性能及び操縦安定性に優れたものとなる。

以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

バンバリーミキサーを使用し、下記表１に示す配合に従い、ゴム組成物を調製した。表１の各成分の詳細は以下の通りである。

・ＳＳＢＲ：バイエル社製溶液重合スチレンブタジエンゴム「ＶＳＬ５０２５−ＯＨＭ」
・ＢＲ：宇部興産社製ブタジエンゴム「ＢＲ１５０Ｂ」
・シリカ：東ソーシリカ社製「ニップシールＡＱ」
・カーボンブラック：三菱化学社製「ダイアブラックＮ３３９」
・プロセスオイル：ＪＯＭＯ製「プロセスオイルＸ−１４０」
・トランスポリオクテネマー：デグサ社製「ベステネマー８０１２」（重量平均分子量（ＧＰＣ）＝１０万、二重結合のトランス／シス割合＝８０／２０、ガラス転移温度＝−６５℃、溶融点（ＤＳＣ（２次溶融））＝５４℃）。

また、各ゴム組成物には、共通配合として、ジエン系ゴム１００重量部に対し、亜鉛華（三井金属製「亜鉛華１４号」）３重量部、ステアリン酸（花王製「ルナックＳ−２０」）２重量部、シランカップリング剤（デグサ製「Ｓｉ７５」）５．６重量部、老化防止剤（住友化学製「アンチゲン６Ｃ」）２重量部、ワックス（日本精鑞製「ＯＺＯＡＣＥ０３５５」）２重量部、硫黄（鶴見化学工業製「５％油入微粉末硫黄」）１．５重量部、加硫促進剤（住友化学製「ソクシノールＣＺ」）１．８重量部、加硫促進剤（大内新興化学工業製「ノクセラーＤ」）２．０重量部を配合した。

各ゴム組成物について未加硫状態での粘度を測定するとともに、加硫後の硬度を測定した。また、各ゴム組成物をタイヤトレッドゴムとして用いて、タイヤサイズ：２０５／６５Ｒ１５ ９４Ｈの空気入りタイヤ（使用リム：１５×６．５ＪＪ）を常法に従い加硫成形することにより作製した。得られた各タイヤについて、低燃費性、湿潤路面での制動性、操縦安定性を評価した。各測定・評価方法は次の通りである。

・粘度：ＪＩＳ Ｋ６３００に準拠して１００℃での粘度を測定し、比較例１を１００とした指数で表示した。数値が小さいほど粘度が低く、加工性に優れることを示す。

・硬度：ＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠したタイプＡデュロメータを使用し、２３℃で測定した。結果は比較例１を１００とした指数で表示した。

・低燃費性：空気圧２３００ｋＰａ、荷重４５０ｋｇｆ、雰囲気温度２３℃、速度８０ｋｍ／ｈとして、転がり抵抗測定ドラムにて転がり抵抗を求め、比較例１を１００とした指数で表示した。指数が小さいほど低燃費性に優れることを示す。

・湿潤路面での制動性：試作タイヤを試験用トレーラに規定リムを用いて装着し、湿潤アスファルト路面を走行し、速度６４ｋｍ／ｈにてタイヤをロックさせ、ブレーキングフォースを測定し、比較例１を１００とした指数で表示した。指数が大きいほど湿潤路面でのグリップ性能に優れることを示す。

・操縦安定性：試作タイヤを装着したテスト車を実車フィーリング試験担当ドライバーが運転して乾燥路面を走行するときの直進性およびレールチェンジ性をフィーリングで判定し、コントロールタイヤ（比較例１）よりも優れるものを「＋２」、やや優れるものを「＋１」、同等のものを「±０」、やや劣るものを「−１」、劣るものを「−２」の５点法で評価した。

結果は表１に示す通りであり、比較例１に対してトランスポリオクテネマーを添加した実施例１，２では、粘度が低く加工性に優れ、低燃費性も改良されていた。しかも、湿潤路面でのグリップ性能と操縦安定性は同等以上の性能が維持されていた。実施例１，２は、また、可塑剤としての総量が同量である比較例２，３に比べて、低燃費性、湿潤路面でのグリップ性能および操縦安定性が改善されていた。

また、比較例１の配合においてそのプロセスオイルの一部をトランスポリオクテネマーで置換した実施例３，４では、低燃費性が大幅に改善されており、また、湿潤路面でのグリップ性能を損なうことなく、操縦安定性が改善されていた。

本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、自動車用タイヤを始め、各種空気入りタイヤのトレッドを構成するゴムとして利用することができる。

Claims (3)

1. ジエン系ゴム１００重量部に対して、シリカ２０〜１５０重量部と、トランスポリオクテネマー１〜２５重量部を含有するタイヤトレッド用ゴム組成物。
2. オイル２０〜６０重量部を含有し、かつ、オイルとトランスポリオクテネマーの合計量で３０〜６５重量部含有することを特徴とする請求項１記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
3. 請求項１又は２記載のゴム組成物からなるトレッドを備える空気入りタイヤ。