JP2007056069A - タイヤ用ゴム組成物およびそれからなるタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤのグリップ性能および車の操縦安定性に優れるタイヤの製造を可能にするタイヤ用ゴム組成物およびそれからなるタイヤを提供する。
【解決手段】ジエン系ゴム１００重量部に対して、芳香環を分子内に有する２級アミンを０．１〜３０重量部、ならびに芳香族カルボン酸および／またはフェノール誘導体を含有するタイヤ用ゴム組成物およびそれからなるタイヤ。
【選択図】なし

Description

本発明は、グリップ性能および操縦安定性を向上させたタイヤの製造を可能にするタイヤ用ゴム組成物およびそれを用いたタイヤに関する。

近年、自動車の運動性能の高馬力化、ならびに高速道路の整備などに伴い、安全性に対する意識も高まっている。とりわけ、加速性能やブレーキ性能に代表されるグリップ性能は重要な要求特性である。

従来、グリップ性能を上げる手法として、スチレン量およびビニル量を上昇させたスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）をジエン系ゴムとして使用することにより得られたゴム組成物のガラス転移点を向上させる方法が知られている。しかし、この場合、耐摩耗性が低下する、あるいは低温時においてタイヤのグリップ性能が低下し、タイヤが脆化して破壊されるという問題があった。

また、オイルなどの軟化剤を多量に配合する手法がよく知られている。しかし、耐摩耗性が低下するという問題があった。

低温時のグリップ性能を向上させる手法としては、シリカを配合する手法が知られているが、高温時のグリップ性能および耐摩耗性が低下するという問題があった。

さらに、特許文献１には、ピペリジン誘導体を含有するタイヤ用ゴム組成物が開示されているが、充分なグリップ性能を示すゴム組成物は未だに得られていないのが現状である。

特開２００５−１１２９２１号公報

本発明は、タイヤのグリップ性能および車の操縦安定性に優れるタイヤの製造を可能にするタイヤ用ゴム組成物およびそれからなるタイヤを提供することを目的とする。

本発明は、ジエン系ゴム１００重量部に対して、芳香環を分子内に有する２級アミンを０．１〜３０重量部、ならびに芳香族カルボン酸および／またはフェノール誘導体を含有するタイヤ用ゴム組成物に関する。

さらに、前記ジエン系ゴム１００重量部に対して、チッ素吸着比表面積が８０〜２８０ｍ²／ｇであるカーボンブラックを１０〜２００重量部含有することが好ましい。

また、本発明は、前記タイヤ用ゴム組成物からなるタイヤに関する。

本発明によれば、芳香環を分子内に有する２級アミン、ならびに芳香族カルボン酸および／またはフェノール誘導体を組み合わせて配合することによって、タイヤのグリップ性能を向上させ、さらに優れた車の操縦安定性を示すタイヤ用ゴム組成物、およびそれからなるタイヤを提供することができる。

本発明のタイヤ用ゴム組成物は、ジエン系ゴム、芳香環を分子内に有する２級アミン、ならびに芳香族カルボン酸および／またはフェノール誘導体からなる。

ジエン系ゴムとしては、天然ゴムおよび／またはジエン系合成ゴムがあげられる。

ジエン系合成ゴムとしては、一般的にタイヤ工業において使用するゴム成分があげられ、具体的にはポリイソプレンゴム（ＩＲ）、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）などがあげられる。なかでも、グリップ性能および耐摩耗性をバランスよく向上させることから、ジエン系ゴムとしてはＳＢＲが好ましい。これらのジエン系ゴムは単独で用いてもよく、二種以上組み合わせて用いてもよい。

ジエン系ゴムとしてＳＢＲを使用する場合、ジエン系ゴム中におけるＳＢＲの含有率は５０重量％以上が好ましく、７０重量％以上がより好ましい。含有率が５０重量％未満では、充分なグリップ性能および操縦安定性が得られにくい傾向がある。ＳＢＲの含有率は１００重量％とすることが特に好ましい。

芳香環を分子内に有する２級アミン（以下、芳香環含有２級アミン）とは、フェニル基、ナフチル基などの芳香環を有する２級アミンをいい、具体的には、フェニル−１−ナフチルアミン、ｐ−（ｐ−トルエン・スルホニルアミド）−ジフェニルアミン、４，４’−（α，α−ジメチルベンジル）ジフェニルアミン、４，４’−ジオクチルフェニルアミン、ｐ−オクチルジフェニルアミン、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ−イソプロピル−Ｎ’−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジ−２−ナフチル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ−フェニル−Ｎ’−（３−メタクリロイルオキシ−２−ヒドロキシプロピル）−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ビス（１−メチルヘプチル）−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ−（１，３−ジメチルブチル）−Ｎ’−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン、フェニル−ｐ−フェニレンジアミン、オクチル−ｐ−フェニレンジアミンなどがあげられる。

芳香環含有２級アミンは、以下の式（１）または（２）で表されるものが好ましい。
Ｒ¹−ＮＨ−Ｒ² （１）
（式中、Ｒ¹および／またはＲ²は、フェニル基、オクチルフェニル基、ジメチルベンジルフェニル基、ナフチル基、ｐ−トルエンスルホニル基からなる群から選択される置換基を示す）
Ｒ³−ＮＨ−Ｒ⁵−ＮＨ−Ｒ⁴ （２）
（Ｒ³および／またはＲ⁴は、フェニル基、オクチルフェニル基、ジメチルベンジルフェニル基、ナフチル基、ｐ−トルエンスルホニル基からなる群から選択される置換基を示し、さらに、Ｒ⁵は、フェニレン基を示す）

式（１）または（２）で表される芳香環含有２級アミンは、より効果的にタイヤ走行により発生する歪みや熱などのエネルギーロスが生じ、高いグリップ性能が得られることから、置換基としてフェニル基を有することが好ましい。

芳香環含有２級アミンとしては、これらの化合物は単独で用いてもよく、また、二種以上組み合わせて用いてもよい。

芳香環含有２級アミンの含有量は、ジエン系ゴム１００重量部に対して、０．１重量部以上、好ましくは０．５重量部以上、より好ましくは１重量部以上である。含有量が０．１重量部未満では、グリップ性能および操縦安定性の改善効果が得られにくくなる。また、芳香環含有２級アミンの含有量は、ジエン系ゴム１００重量部に対して、３０重量部以下、好ましくは１５重量部以下、より好ましくは１０重量部以下である。含有量が３０重量部をこえると、加工性が悪化し、また、グリップ性能と操縦安定性のバランスが悪くなる。

芳香族カルボン酸としては、安息香酸、ｐ−メトキシ安息香酸、ｐ−クロロ安息香酸、ｐ−ニトロ安息香酸、ケイ皮酸、ナフトエ酸などの芳香族モノカルボン酸、ならびにフタル酸、無水フタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸などの芳香族ポリカルボン酸が挙げられる。なかでも、より効果的にタイヤ走行により発生する歪みや熱などのエネルギーのロスが生じ、高いグリップ性能が得られることから、芳香族カルボン酸としては芳香族モノカルボン酸であることが好ましい。

また、芳香族カルボン酸としては、より効果的にタイヤ走行により発生する歪みや熱などのエネルギーのロスが生じ、高いグリップ性能が得られることから、芳香族環としてナフタレンやアントラセンを有する縮合多環系芳香族カルボン酸であることが好ましい。

フェノール誘導体としては、具体的には４，４’−ブチリデンビス−（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、２，２’−メチレンビス−（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、２，２’−メチレンビス−（４−メチル−６−メチルシクロヘキシルフェノール）、４，４’−チオビス−（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、２，２’−メチレン−ビス−（４−エチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、４，４’−メチレン−ビス−（２，６−ジ−ｔ−ブチルフェノール）、２，２’−メチレン−ビス−（６−α−メチル−ベンジル−ｐ−クレゾール）、２，２’−ブチリデン−ビス−（６−ｔ−ブチル−ｍ−クレゾール）、２，２’−エチリデン−ビス−（４，６−ジ−ｔ−ブチルフェノール）、１，１−ビス−（４−ヒドロキシフェニル）−シクロヘキサン、４，４’−チオビス−（６−ｔ−ブチル−ｏ−クレゾール）、４，４’−ジチオビス−（２，６−ジ−ｔ−ブチルフェノール）、ビス−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）スルフィドなどのようなビスフェノール誘導体、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−メチルフェノール、スチレン化フェノール、アルキル化フェノール、シクロヘキシル化フェノール、１−オキシ−３−メチル−４−イソプロピルベンゼン、２，６−ジ−ｔ−ブチルフェノール、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−エチルフェノール、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−ｓｅｃ−ブチルフェノール、ブチルヒドロキシアニソール、２−（１−メチルシクロヘキシル）−４，６−ジメチルフェノール、２，６−ジ−ｔ−ブチル−α−ジメチルアミノ−ｐ−クレゾールなどのようなモノフェノール誘導体などが挙げられる。なかでも、フェノール誘導体としては、少量でもより効果的に作用し、高いグリップ性能および操縦安定性が得られることから、ビスフェノール誘導体であることが好ましい。

フェノール誘導体は、芳香族カルボン酸と組み合わせて使用することもできる。

芳香族カルボン酸および／またはフェノール誘導体の含有量は、ジエン系ゴム１００重量部に対して０．１重量部以上が好ましく、０．５重量部以上がより好ましい。含有量が０．１重量部未満では、グリップ性能の改善効果が得られにくい傾向がある。また、芳香族カルボン酸および／またはフェノール誘導体の含有量は、３０重量部以下が好ましく、２０重量部以下がより好ましい。含有量が３０重量部をこえると、耐摩耗性が低下する傾向がある。

本発明のタイヤ用ゴム組成物は、芳香環含有２級アミン、ならびに芳香族カルボン酸および／またはフェノール誘導体をともに含有することで、ゴム中で分子間相互作用が生じるが、走行中の熱や歪みなどのエネルギーにより、分子間相互作用が消滅・再生を繰り返すメカニズムが生じることによって、優れたグリップ性能および操縦安定性を示すことが可能となる。

本発明のタイヤ用ゴム組成物は、ジエン系ゴム、芳香環含有２級アミン、ならびに芳香族カルボン酸および／またはフェノール誘導体にくわえて、さらに、シリカ、カーボンブラックなどの補強用充填剤を含有することが好ましい。これらは２種以上組み合わせて用いてもよい。補強用充填剤としては、なかでも、カーボンブラックを主として含有することが好ましい。

カーボンブラックのチッ素吸着比表面積は８０ｍ²／ｇ以上が好ましく、１００ｍ²／ｇ以上がより好ましい。チッ素吸着比表面積が８０ｍ²／ｇ未満では、グリップ性能および耐摩耗性がともに低下する傾向がある。また、カーボンブラックのチッ素吸着比表面積は２８０ｍ²／ｇ以下が好ましく、２００ｍ²／ｇ以下がより好ましい。２８０ｍ²／ｇをこえると、カーボンブラックの良好な分散が得られにくく耐摩耗性が低下する。

カーボンブラックの含有量は、ジエン系ゴム１００重量部に対して、１０重量部以上が好ましく、２０重量部以上がより好ましい。含有量が１０重量部未満では、耐摩耗性が低下する傾向がある。また、カーボンブラックの含有量は２００重量部以下が好ましく、１５０重量部以下がより好ましい。含有量が２００重量部をこえると、ゴム組成物の加工性が低下する傾向がある。

さらに、本発明のタイヤ用ゴム組成物には、前記成分のほかにゴム工業で通常使用されている各種薬品、例えば、硫黄などの加硫剤、各種加硫促進剤、各種軟化剤、各種老化防止剤、ステアリン酸、酸化防止剤、オゾン劣化防止剤などの添加剤を配合することができる。

本発明のタイヤは、本発明のタイヤ用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、必要に応じて前記各種薬品を配合した本発明のタイヤ用ゴム組成物を未加硫の段階でタイヤの各部材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。この未加硫タイヤを加硫機中で加熱加圧してタイヤを得る。

本発明のタイヤ用ゴム組成物から、高いグリップ性能を示すタイヤを製造することができ、特にタイヤのトレッド、さらに好ましくは高性能タイヤ（具体的には、競技用タイヤなど）のトレッドなどとして有用である。

以下、実施例および比較例によって本発明をさらに詳しく説明するが、本発明の技術的範囲をこれらの実施例に限定するものでないことはいうまでもない。

以下に、実施例および比較例で用いた各種薬品について説明する。
ＳＢＲ：ＪＳＲ（株）製のＳＢＲ１５０２
カーボンブラック１：昭和キャボット（株）製のショウブラックＮ２２０（チッ素吸着比表面積：１２５ｍ²／ｇ）
カーボンブラック２：昭和キャボット（株）製のショウブラックＮ５５０（チッ素吸着比表面積：４５ｍ²／ｇ）
芳香環含有２級アミン１：大内新興化学工業（株）製のノクラックＰＡ（フェニル−１−ナフチルアミン）
芳香環含有２級アミン２：大内新興化学工業（株）製のノクラックＴＤ（ｐ−（ｐ−トルエンスルホニルアミド）ジフェニルアミン）
芳香環含有２級アミン３：大内新興化学工業（株）製のノクラックＤＰ（Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン）
プロトン酸：１−ナフトエ酸
フェノール誘導体：４，４’−ブチリデンビス−（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）
老化防止剤：大内新興化学工業（株）製のノクラック６Ｃ（Ｎ−（１，３−ジメチルブチル）−Ｎ’−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン）
ステアリン酸：日本油脂（株）製のステアリン酸
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の亜鉛華１号
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

実施例１〜６および比較例１
硫黄および加硫促進剤以外の薬品をそれぞれ、表１に示す配合量添加して、バンバリーミキサーを用いて１２０℃で５分間混練りし、そののち、硫黄および加硫促進剤を、表１に示す配合量添加して、ロール機を用いて５０℃で５分間混練りして未加硫ゴム組成物を得た。

得られた未加硫ゴム組成物を１７０℃で２０分間プレス加硫することで各タイヤ用ゴム組成物を得て、これらについて以下に示す各特性試験を行なった。

以下にゴム組成物の評価方法について説明する。

（グリップ性能）
グリップ評価は（株）上島製作所製フラットベルト式摩擦試験機（ＦＲ５０１０型）を用いて評価した。実施例１〜６および比較例１のタイヤ用ゴム組成物からなる幅２０ｍｍ、直径１００ｍｍの円筒形のゴム試験片を用い、速度２０ｋｍ／ｈ、荷重４ｋｇｆ、路面温度２０℃で路面に対するサンプルのスリップ率を０〜７０％まで変化させ、その際に検出される摩擦係数の中の最大値を読みとった。そして、比較例１の値を１００とし、そのほかの値をそれぞれ指数表示した。

（操縦安定性）
実施例１〜６および比較例１のタイヤ用ゴム組成物からなるトレッドを有する２１５／４５Ｒ１７のサイズのタイヤを作製した。このタイヤを用いて、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の安定性をテストドライバーが評価し、５点満点で評価をした。数値が大きいほど操縦安定性が良いことを示している（５：良い、４：やや良い、３：普通、２：やや悪い、１：悪い）。

結果を表１に示す。

表１より、芳香環含有２級アミン、芳香族カルボン酸および／またはフェノール誘導体を配合した実施例１〜６では、いずれもグリップ性能および操縦安定性が向上したものであった。

Claims (3)

1. ジエン系ゴム１００重量部に対して、
   芳香環を分子内に有する２級アミンを０．１〜３０重量部、ならびに
   芳香族カルボン酸および／またはフェノール誘導体を含有するタイヤ用ゴム組成物。
2. さらに、ジエン系ゴム１００重量部に対して、
   チッ素吸着比表面積が８０〜２８０ｍ²／ｇであるカーボンブラックを１０〜２００重量部含有する請求項１記載のタイヤ用ゴム組成物。
3. 請求項１または２記載のタイヤ用ゴム組成物からなるタイヤ。