JP2007119628A - 高性能タイヤ用ゴム組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】グリップ性能および低燃費性をともに向上させたタイヤ用ゴム組成物を提供する。
【解決手段】（Ａ）ジエン系ゴム１００重量部に対して、（Ｂ）２，２，６，６−テトラメチルピペリジンおよび／またはその誘導体０．１〜３０重量部、（Ｃ）芳香族カルボン酸、脂肪族ジカルボン酸および炭素数１〜１０の脂肪族モノカルボン酸からなる群から選ばれる少なくとも１種の化合物０．１〜３０重量部、ならびに（Ｄ）シリカ５〜１２０重量部を含有するタイヤ用ゴム組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は、タイヤ用ゴム組成物に関し、とりわけグリップ性能および低燃費性を向上させたゴム組成物に関する。

近年、自動車の高性能化、高馬力化が進む一方、安全性に対する意識も高まり、タイヤに対するグリップ性能の要求も強まってきており、たとえば、高速走行時の諸性能もその一つにあげられる。

従来、グリップ性能を向上させる手法としては、たとえばスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）の結合スチレン量およびビニル量を多くしてガラス転移点をより高くする手法が知られている。しかし、耐摩耗性および低温時のグリップ性能が低下し、さらに、脆化破壊を起こす危険性がある。一方、オイルを多量に使ってグリップ性能を向上させる手法も知られているが、この場合も耐摩耗性が低下する問題がある。

グリップ性能および耐摩耗性をともに改善する手法としては、微粒子のカーボンブラックを多量に使う手法があげられるが、過剰量のカーボンブラックを用いた場合、分散不良を起こし、耐摩耗性が逆に低下する問題がある。

また、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あげられるが、高温時のグリップ性能および耐摩耗性が低下する問題がある。

さらに、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）、アクリル系樹脂を添加する方法（特許文献２参照）およびウレタン系粒子を添加する手法（特許文献３参照）が提案されているが、充分なグリップ性能および低燃費性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２０００−３１９４４７号公報 特開２００２−８０６４２号公報 特開２００２−９７３０３号公報

本発明は、グリップ性能および低燃費性をともに向上させたタイヤ用ゴム組成物を提供することを目的とする。

本発明は、（Ａ）ジエン系ゴム１００重量部に対して、（Ｂ）２，２，６，６−テトラメチルピペリジンおよび／またはその誘導体０．１〜３０重量部、（Ｃ）芳香族カルボン酸、脂肪族ジカルボン酸および炭素数１〜１０の脂肪族モノカルボン酸からなる群から選ばれる少なくとも１種の化合物０．１〜３０重量部、ならびに（Ｄ）シリカ５〜１２０重量部を含有するタイヤ用ゴム組成物に関する。

本発明によれば、２，２，６，６−テトラメチルピペリジンおよび／またはその誘導体、芳香族カルボン酸、脂肪族ジカルボン酸および炭素数１〜１０の脂肪族モノカルボン酸からなる群から選ばれる少なくとも１種の化合物、ならびにシリカをそれぞれ特定量配合することにより、グリップ性能および低燃費性をともに向上させたタイヤ用ゴム組成物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（Ａ）、２，２，６，６−テトラメチルピペリジンおよび／またはその誘導体（Ｂ）、芳香族カルボン酸、脂肪族ジカルボン酸および炭素数１〜１０の脂肪族モノカルボン酸からなる群から選ばれる少なくとも１種の化合物（Ｃ）、ならびにシリカ（Ｄ）を含有する。

ジエン系ゴム（Ａ）としては、たとえば、天然ゴム（ＮＲ）、ジエン系合成ゴムなどがあげられる。

ジエン系合成ゴムとしては、たとえば、イソプレンゴム（ＩＲ）、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）等があげられる。これらのジエン系ゴム（Ａ）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が、グリップ性能および耐摩耗性をバランスよく向上させられることから、ＳＢＲおよび／またはＮＲが好ましく、ＳＢＲがより好ましい。

ジエン系ゴム（Ａ）にＳＢＲを含有する場合、ジエン系ゴム（Ａ）中のＳＢＲの含有率は、６０重量％以上が好ましく、８０重量％以上がより好ましく、１００重量％が最も好ましい。ＳＢＲの含有率が６０重量％未満では、充分なグリップ性能が得られない傾向がある。

２，２，６，６−テトラメチルピペリジンおよび／またはその誘導体（Ｂ）は、下記式（１）で示される化合物である。このような特定の構造骨格をもつ窒素含有化合物を配合することにより、グリップ性能および低燃費性をともに向上させることができる。

ここで、Ｒ¹、Ｒ²およびＲ³は互いに独立した任意の置換基であり、Ｒ¹〜Ｒ³がいずれも水素原子の場合が２，２，６，６−テトラメチルピペリジンである。

２，２，６，６−テトラメチルピペリジンの誘導体としては、ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケート、ビス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル）セバケート、１−［２−｛３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオニルオキシ｝エチル］−４−｛３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオニルオキシ｝−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン、４−ベンゾイルオキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン、８−アセチル−３−ドデシル−７，７，９，９−テトラメチル−１，３，８−トリアザスピロ［４，５］デカン−２，４−ジオン、ポリ［｛６−（１，１，３，３−テトラメチルブチル）アミノ−１，３，５−トリアジン−２，４−ジイル｝｛（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ｝ヘキサメチレン｛（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ｝］、１，２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル−メタクリレート、２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル−メタクリレートなどがあげられる。これらの２，２，６，６−テトラメチルピペリジンおよび／またはその誘導体（Ｂ）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が、入手するのが容易で、加工性に優れるという理由から、ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケート、ポリ［｛６−（１，１，３，３−テトラメチルブチル）アミノ−１，３，５−トリアジン−２，４−ジイル｝｛（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ｝ヘキサメチレン｛（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ｝］が好ましい。

２，２，６，６−テトラメチルピペリジンおよび／またはその誘導体（Ｂ）の含有量は、ジエン系ゴム（Ａ）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。２，２，６，６−テトラメチルピペリジンおよび／またはその誘導体（Ｂ）の含有量が０．１重量部未満では、グリップ性能改善効果が得られにくい。また、２，２，６，６−テトラメチルピペリジンおよび／またはその誘導体（Ｂ）の含有量は、ジエン系ゴム（Ａ）１００重量部に対して３０重量部以下、好ましくは２０重量部以下、より好ましくは１０重量部以下である。２，２，６，６−テトラメチルピペリジンおよび／またはその誘導体（Ｂ）の含有量が３０重量部をこえると、２，２，６，６−テトラメチルピペリジンおよび／またはその誘導体（Ｂ）の添加による改善効果が小さくなる。

芳香族カルボン酸、脂肪族ジカルボン酸および炭素数１〜１０の脂肪族モノカルボン酸からなる群から選ばれる少なくとも１種の化合物（Ｃ）のうち、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、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等があげられる。脂肪族ジカルボン酸としては、琥珀酸、マレイン酸などがあげられる。また、炭素数１〜１０の脂肪族モノカルボン酸としては、酢酸、プロピオン酸などがあげられる。これらの化合物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が、低コストで容易に入手することができ、性能の改善効果が大きいという理由から、芳香族カルボン酸が好ましい。

化合物（Ｃ）の含有量は、ジエン系ゴム（Ａ）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。化合物（Ｃ）の含有量が０．１重量部未満では、グリップ性能改善効果が得られにくい。また、化合物（Ｃ）の含有量は、ジエン系ゴム（Ａ）１００重量部に対して３０重量部以下、好ましくは２０重量部以下、より好ましくは１０重量部以下である。化合物（Ｃ）の含有量が３０重量部をこえると、化合物（Ｃ）の添加による改善効果が小さくなる。

シリカ（Ｄ）の窒素吸着比表面積は、５０ｍ²／ｇ以上が好ましく、８０ｍ²／ｇ以上がより好ましい。シリカ（Ｄ）の窒素吸着比表面積が５０ｍ²／ｇ未満では、分散改良効果および補強効果が小さくなる傾向がある。また、シリカ（Ｄ）の窒素吸着比表面積は、３００ｍ²／ｇ以下が好ましく、２５０ｍ²／ｇ以下がより好ましい。シリカ（Ｄ）の窒素吸着比表面積が３００ｍ²／ｇをこえると、分散性および低発熱性に劣る傾向がある。

シリカ（Ｄ）の含有量は、ジエン系ゴム（Ａ）１００重量部に対して、５重量部以上、好ましくは２０重量部以上である。シリカ（Ｄ）の含有量が５重量部未満では、グリップ性能および耐摩耗性が低下する。また、シリカ（Ｄ）の含有量は、ジエン系ゴム（Ａ）１００重量部に対して、１２０重量部以下、好ましくは１００重量部以下である。シリカ（Ｄ）の含有量が１２０重量部をこえると、混練り時の粘度が高くなり、さらに、作業性が低下する。

さらに、本発明のタイヤ用ゴム組成物は、シランカップリング剤を含むことが好ましい。

シランカップリング剤としては、従来からシリカと併用される任意のシランカップリング剤があげられる。具体的には、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、ビス（２−トリエトキシシリルエチル）テトラスルフィド、ビス（４−トリエトキシシリルブチル）テトラスルフィド、ビス（３−トリメトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、ビス（２−トリメトキシシリルエチル）テトラスルフィド、ビス（４−トリメトキシシリルブチル）テトラスルフィド、ビス（３−メチルジエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、ビス（２−メチルジエトキシシリルエチル）テトラスルフィド、ビス（４−メチルジエトキシシリルブチル）テトラスルフィド、ビス（３−メチルジメトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、ビス（２−メチルジメトキシシリルエチル）テトラスルフィド、ビス（４−メチルジメトキシシリルブチル）テトラスルフィド、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）トリスルフィド、ビス（２−トリエトキシシリルエチル）トリスルフィド、ビス（４−トリエトキシシリルブチル）トリスルフィド、ビス（３−トリメトキシシリルプロピル）トリスルフィド、ビス（２−トリメトキシシリルエチル）トリスルフィド、ビス（４−トリメトキシシリルブチル）トリスルフィド、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィド、ビス（２−トリエトキシシリルエチル）ジスルフィド、ビス（４−トリエトキシシリルブチル）ジスルフィド、ビス（３−トリメトキシシリルプロピル）ジスルフィド、ビス（２−トリメトキシシリルエチル）ジスルフィド、ビス（４−トリメトキシシリルブチル）ジスルフィド、ビス（３−メチルジエトキシシリルプロピル）ジスルフィド、ビス（２−メチルジエトキシシリルプロピル）ジスルフィド、ビス（４−メチルジエトキシシリルプロピル）ジスルフィド、ビス（３−メチルジメトキシシリルプロピル）ジスルフィド、ビス（２−メチルジメトキシシリルブチル）ジスルフィド、ビス（４−メチルジメトキシシリルブチル）ジスルフィド、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、２−メルカプトエチルトリメトキシシラン、２−メルカプトエチルトリエトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリエトキシシラン、３−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシランなどがあげられ、これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。なかでも、優れた添加効果が得られ、コストがかからないことから、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィドなどが好ましい。

本発明のタイヤ用ゴム組成物には、シリカ以外の補強用充填剤を含有することもできる。シリカ以外の補強用充填剤としては、従来タイヤ用ゴム組成物において慣用されるもののなかから任意に選択して用いることができ、たとえば、カーボンブラック、アルミナ、水酸化アルミニウム、クレー、水酸化カルシウム、タルク、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムなどがあげられる。これらの補強用充填剤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。

さらに、本発明のタイヤ用ゴム組成物には、前記成分の他にゴム工業で通常使用されている各種薬品、たとえば、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。

本発明のタイヤ用ゴム組成物は、グリップ性能および低燃費性に優れ、タイヤ用ゴム組成物、とくに競技用のタイヤのトレッドなどとして有用である。

本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。

次に、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。
スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）：住友化学工業（株）製のＳＢＲ１５０２
シリカ：デグッサ社製のウルトラジルＶＮ３（窒素吸着比表面積：２１０ｍ²／ｇ）
シランカップリング剤：デグッサ社製のＳｉ６９プロセスオイル（ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド）
化合物１：ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケート
化合物２：ポリ［｛６−（１，１，３，３−テトラメチルブチル）アミノ−１，３，５−トリアジン−２，４−ジイル｝｛（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ｝ヘキサメチレン｛（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ｝］
化合物３：１−ナフトエ酸
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
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の亜鉛華１号
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−ベンゾチアゾリルスルファンアミド）

実施例１〜２および比較例１〜４
表１に示す配合処方にしたがって、硫黄および加硫促進剤以外の各種薬品を、１．７Ｌバンバリーミキサーを用いて、１３０℃で５分間混練りし、混練物を得た。前記混練物に硫黄および加硫促進剤を添加し、オープンロールを用いて、６０℃で５分間混練りし、実施例１〜２および比較例１〜４の未加硫ゴム組成物を作製した。

（グリップ性能）
未加硫ゴム組成物を、カレンダーロールによってトレッド形状に押し出すことにより、トレッドを形成し、他のタイヤ部材と貼りあわせて１７０℃で２０分の条件にて加硫することにより、空気入りタイヤ（タイヤサイズ２１５／４５Ｒ１７）を作製した。このタイヤを用いて、アスファルト路面の１周３．２ｋｍのテストコースを１０周走行した。比較例１のタイヤのグリップフィーリングを３点とし、テストドライバーが５点満点で評価した。数値が大きいほど、グリップ性能がよいことを示している。（５；よい、４；ややよい、３；普通、２；やや悪い、１；悪い）
グリップ性能試験の結果を表１に示す。

（粘弾性試験）
前記未加硫ゴム組成物を１７０℃で２０分間プレス加硫することにより、加硫物を得、粘弾性試験を行なった。

（株）岩本製作所製の粘弾性スペクトロメーターＶＥＳを用いて、温度８０℃、初期歪１０％、動歪２％、周波数１０Ｈｚの条件下で、各配合のｔａｎδを測定し、比較例１のｔａｎδを１００として、下記計算式により、指数表示した。低燃費性指数が大きいほど転がり抵抗が小さく、低燃費性が優れていることを示す。
（低燃費性指数）＝（比較例１のｔａｎδ）
÷（各配合のｔａｎδ）×１００

粘弾性試験の結果を表１に示す。

Claims (1)

1. （Ａ）ジエン系ゴム１００重量部に対して、
   （Ｂ）２，２，６，６−テトラメチルピペリジンおよび／またはその誘導体０．１〜３０重量部、
   （Ｃ）芳香族カルボン酸、脂肪族ジカルボン酸および炭素数１〜１０の脂肪族モノカルボン酸からなる群から選ばれる少なくとも１種の化合物０．１〜３０重量部、ならびに
   （Ｄ）シリカ５〜１２０重量部を含有するタイヤ用ゴム組成物。