JP2007197671A - ゴム組成物およびそれを用いたタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】ウェットグリップ性能を低下させることなく、転がり抵抗を低減させることのできるゴム組成物およびそれを用いたタイヤを提供する。
【解決手段】スチレン含有量が３３重量％以上、およびビニル含有量が３０重量％以上であるスチレンブタジエンゴム（１）を１５重量％以上、ならびにスチレン含有量が１５重量％以下、およびビニル含有量が６０重量％以下であるスチレンブタジエンゴム（２）を１０重量％以上含有し、スチレンブタジエンゴム（１）およびスチレンブタジエンゴム（２）の合計含有率が６０重量％以上であるゴム成分１００重量部に対して、窒素吸着比表面積が２０〜５００ｍ²／ｇであるシリカを１５〜１５０重量部含有するゴム組成物およびそれを用いたタイヤ。
【選択図】なし

Description

本発明は、ゴム組成物およびそれを用いたタイヤに関する。

近年、タイヤに要求される特性は、トレッドにおいては、グリップ性能や転がり抵抗特性などを向上させることが必要とされている。グリップ性能および転がり抵抗特性は、いずれもゴムのヒステリシスロスに関する特性である。一般に、ヒステリシスロスを大きくすると、グリップ力は高くなり制動性能が向上するため、グリップ性能に優れるが、転がり抵抗が大きくなるため、転がり抵抗特性の悪化をもたらす。このように、グリップ性能と転がり抵抗特性とは相反する関係にあるため、両特性を同時に満足させるべく、種々のタイヤ用ゴム組成物が提案されている。

グリップ性能および転がり抵抗特性をともに向上させるために、補強剤として、グリップ性能と転がり抵抗特性とをバランスよく向上させることのできるシリカを配合したゴム組成物が知られている。しかしながら、その改善効果はグリップ性能および転がり抵抗特性ともに、充分なものではないという問題がある。

転がり抵抗をさらに低減させる方法として、シリカおよびシランカップリング剤を配合する方法も知られている。シランカップリング剤を配合することで、ゴムおよびシリカがシランカップリング剤と化学的に結合することにより、転がり抵抗を低減させることができる。しかし、シリカとシランカップリング剤とを混練りする際に高温で充分反応させる必要があり、シランカップリング剤中のゴムと反応する官能基が混練りなどの加工中に反応を開始し、ゲル化と言われるゴム焼けの現象が起こるという問題がある。

特許文献１には、特定の溶液重合スチレンブタジエンゴムを所定含有率含有するゴム成分、シリカおよび所定の芳香族油を所定量含有することで、高温条件下で優れたウェットグリップ性能を示すトレッド用ゴム組成物が開示されているが、転がり抵抗を低減させるものではなかった。

特開２００１−１７２４３４号公報

本発明は、ウェットグリップ性能を低下させることなく、転がり抵抗を低減させることのできるゴム組成物およびそれを用いたタイヤを提供することを目的とする。

本発明は、スチレン含有量が３３重量％以上、およびビニル含有量が３０重量％以上であるスチレンブタジエンゴム（１）を１５重量％以上、ならびにスチレン含有量が１５重量％以下、およびビニル含有量が６０重量％以下であるスチレンブタジエンゴム（２）を１０重量％以上含有し、スチレンブタジエンゴム（１）およびスチレンブタジエンゴム（２）の合計含有率が６０重量％以上であるゴム成分１００重量部に対して、窒素吸着比表面積が２０〜５００ｍ²／ｇであるシリカを１５〜１５０重量部含有するゴム組成物に関する。

前記シリカは、水に分散させて５％水性分散液としたときのｐＨが７〜１２であることが好ましい。

また、本発明は、前記ゴム組成物を用いたタイヤに関する。

本発明によれば、スチレン含有量およびビニル含有量の異なる２種類以上のスチレンブタジエンゴムをそれぞれ所定含有率含有するゴム成分に、所定のシリカを所定量含有することで、ウェットグリップ性能を低下させることなく、転がり抵抗を低減させることのできるゴム組成物およびそれを用いたタイヤを提供することができる。

本発明のゴム組成物は、ゴム成分およびシリカを含有する。

前記ゴム成分は、スチレンブタジエンゴム（１）（ＳＢＲ（１））およびスチレンブタジエンゴム（２）（ＳＢＲ（２））を含有する。

ＳＢＲ（１）のスチレン含有量は３３重量％以上、好ましくは３５重量％以上である。ＳＢＲ（１）のスチレン含有量が３３重量％未満では、グリップ性能が充分に向上しない。また、ＳＢＲ（１）のスチレン含有量は５０重量％以下が好ましく、３８重量％以下がより好ましい。ＳＢＲ（１）のスチレン含有量が５０重量％をこえると、発熱が大きくなる傾向がある。

ＳＢＲ（１）のビニル含有量は３０重量％以上、好ましくは３２重量％以上である。ＳＢＲ（１）のビニル含有量が３０重量％未満では、グリップ性能が充分に向上しない。また、ＳＢＲ（１）のビニル含有量は６５重量％以下が好ましく、６０重量％以下がより好ましい。ＳＢＲ（１）のビニル含有量が６５重量％をこえると、耐摩耗性が低下する傾向がある。

ＳＢＲ（１）としては、スチレン含有量およびビニル含有量が前記範囲内にあれば、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。

ＳＢＲ（１）の含有率は、ゴム成分中に１５重量％以上、好ましくは３０重量％以上である。ＳＢＲ（１）の含有率が１５重量％未満では、グリップ性能が充分に向上しない。また、ＳＢＲ（１）の含有率は９０重量％以下が好ましく、６０重量％以下がより好ましい。ＳＢＲ（１）の含有率が９０重量％をこえると、発熱が大きくなる傾向がある。

ＳＢＲ（２）のスチレン含有量は５重量％以上が好ましく、８重量％以上がより好ましい。ＳＢＲ（２）のスチレン含有量が５重量％未満では、グリップが充分ではない傾向がある。また、ＳＢＲ（２）のスチレン含有量は１５重量％以下、好ましくは１２重量％以下である。ＳＢＲ（２）のスチレン含有量が１５重量％をこえると、転がり抵抗が増大するだけでなく、氷雪上性能や低温における耐クラック性なども低下する。

ＳＢＲ（２）のビニル含有量は２０重量％以上が好ましく、３０重量％以上がより好ましく、４０重量％以上がさらに好ましい。ＳＢＲ（２）のビニル含有量が２０重量％未満では、グリップが充分ではない傾向がある。また、ＳＢＲ（２）のビニル含有量は６０重量％以下、好ましくは５０重量％以下である。ＳＢＲ（２）のビニル含有量が６０重量％をこえると、転がり抵抗が増大する。

ＳＢＲ（２）としては、スチレン含有量およびビニル含有量が前記範囲内にあれば、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。

ＳＢＲ（２）の含有率は、ゴム成分中に１０重量％以上、好ましくは１５重量％以上である。ＳＢＲ（２）の含有率が１０重量％未満では、転がり抵抗が増大する。また、ＳＢＲ（２）の含有率は８５重量％以下が好ましく、５０重量％以下がより好ましい。ＳＢＲ（２）の含有率が８５重量％をこえると、グリップが充分ではない傾向がある。

ＳＢＲ（１）およびＳＢＲ（２）の合計含有率は、ゴム成分中に６０重量％以上、好ましくは７０重量％以上である。ＳＢＲ（１）およびＳＢＲ（２）の合計含有率が６０重量％未満では、転がり抵抗特性とグリップ性能とをバランスよく向上させることができない。また、ＳＢＲ（１）およびＳＢＲ（２）の合計含有率は１００重量％以下が好ましく、９０重量％以下がより好ましく、８０重量％以下がさらに好ましい。

前記ゴム成分には、ＳＢＲ（１）およびＳＢＲ（２）以外のゴム、たとえば、ＳＢＲ（１）およびＳＢＲ（２）以外のＳＢＲ、天然ゴム（ＮＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、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）、スチレンイソプレンブタジエンゴム（ＳＩＢＲ）などがあげられ、これらのＳＢＲ（１）およびＳＢＲ（２）以外のゴムとしては、引張強度に優れているという理由から、ＮＲが好ましい。

シリカとしては、とくに制限はないが、乾式法シリカ（無水ケイ酸）、湿式法シリカ（無水ケイ酸）などがあげられ、シラノール基が多いという理由から、湿式法シリカが好ましい。

シリカの窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）は２０ｍ²／ｇ以上、好ましくは４０ｍ²／ｇ以上、より好ましくは８０ｍ²／ｇ以上、さらに好ましくは１２０ｍ²／ｇ以上、とくに好ましくは２００ｍ²／ｇ以上、もっとも好ましくは２５０ｍ²／ｇ以上である。シリカのＮ₂ＳＡが２０ｍ²／ｇ未満では、耐摩耗性が低下する。また、シリカのＮ₂ＳＡは５００ｍ²／ｇ以下、好ましくは４８０ｍ²／ｇ以下、より好ましくは４５０ｍ²／ｇ以下である。シリカのＮ₂ＳＡが５００ｍ²／ｇをこえると、発熱が大きくなるうえにゴム混練の加工性が低下する。

シリカを水に分散させて５％水性分散液にしたときのｐＨ（５％ｐＨ）は７以上が好ましく、７．２以上がより好ましい。シリカの５％ｐＨが７未満では、シランカップリング剤との反応速度が遅くなり、混練り時間が増大する傾向がある。また、シリカの５％ｐＨは１２以下が好ましく、１０以下がより好ましい。シリカの５％ｐＨが１２をこえるシリカを製造するのは困難な傾向がある。

シリカの含有量は１５重量部以上、好ましくは４０重量部以上である。シリカの含有量が１５重量部未満では、シリカの配合による充分な効果が得られない。また、シリカの含有量は１５０重量部以下、好ましくは１２０重量部以下である。シリカの含有量が１５０重量部をこえると、シリカのゴムへの分散が困難になりゴムの加工性が悪化する。

本発明では、ＳＢＲ（１）およびＳＢＲ（２）を所定含有率含むゴム成分およびシリカを所定量含有することで、ウェットグリップ性能を低下させることなく、転がり抵抗を低減させることができる。

本発明では、シリカとともにシランカップリング剤を併用することができる。

本発明で好適に使用される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とすることができ、たとえば、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）ポリスルフィド、ビス（２−トリエトキシシリルエチル）ポリスルフィド、ビス（３−トリメトキシシリルプロピル）ポリスルフィド、ビス（２−トリメトキシシリルエチル）ポリスルフィド、ビス（４−トリエトキシシリルブチル）ポリスルフィド、ビス（４−トリメトキシシリルブチル）ポリスルフィドなどがあげられ、これらのシランカップリング剤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。

シランカップリング剤をシリカと併用する場合、シランカップリング剤の含有量は、シリカ１００重量部に対して２重量部以上が好ましく、８重量部以上がより好ましい。シランカップリング剤の含有量が２重量部未満では、耐摩耗性の改善効果が不十分な傾向がある。また、シランカップリング剤の含有量は２０重量部以下が好ましく、１６重量部以下がより好ましい。シランカップリング剤の含有量が２０重量部をこえると、物性の改善効果が減少する傾向がある。

本発明のゴム組成物には、前記ゴム成分、シリカおよびシランカップリング剤の他に、ゴム工業で一般に使用される配合剤、たとえば、カーボンブラック、クレーなどの充填剤、各種老化防止剤、プロセスオイル、硫黄などの加硫剤、ステアリン酸、ワックス、酸化亜鉛などを必要に応じて適宜含有することができる。

本発明のゴム組成物は、転がり抵抗特性およびグリップ性能をバランスよく向上させられるという理由から、トレッド用ゴム組成物とすることが好ましい。

本発明のタイヤは、本発明の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本発明のタイヤを得る。

実施例にもとづいて、本発明を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。

以下に、実施例および比較例で使用した各種薬品をまとめて示す。
スチレンブタジエンゴム１（ＳＢＲ１）：旭化成ケミカルズ（株）製のタフデン３３３５（スチレン含有量：３５重量％、ビニル含有量：３３重量％、ゴム固形分１００重量部に対してオイル分３７．５重量部含有）
スチレンブタジエンゴム２（ＳＢＲ２）：炭化水素溶媒中で、スチレンと１，３−ブタジエンとをアルキルリチウム開始剤を用いて重合（スチレン含有量：１０重量％、ビニル含有量：４５重量％）
スチレンブタジエンゴム３（ＳＢＲ３）：旭化成ケミカルズ（株）製のタフデン３３３０（スチレン含有量：３１重量％、ビニル含有量：３３重量％、ゴム固形分１００重量部に対してオイル分３７．５重量部含有）
スチレンブタジエンゴム４（ＳＢＲ４）：日本ゼオン（株）製のＮＳ１１２Ｒ（スチレン含有量：１５重量％、ビニル含有量：３０重量％）
天然ゴム（ＮＲ）
シリカ：デグッサ製のＣａｒｐｌｅｘ♯６７（Ｎ₂ＳＡ：４２９ｍ²／ｇ、５％ｐＨ：７．４）
シランカップリング剤：デグッサ製のＳｉ７５（ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィド）
アロマチックオイル：出光興産（株）製のダイアナプロセスＡＨ−２４
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製
ステアリン酸：日本油脂（株）製のステアリン酸「つばき」
老化防止剤：住友化学（株）製のアンチゲン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））
ワックス：大内新興化学工業（株）製のサンノックＮ
硫黄：軽井沢硫黄（株）製の粉末硫黄
加硫促進剤ＣＺ：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＣＺ（Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド）
加硫促進剤ＤＰＧ：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＤ（１，３−ジフェニルグアニジン）

実施例１〜２および比較例１〜４
表１の配合処方にしたがい、バンバリーミキサーを用いて、硫黄および加硫促進剤以外の薬品を１５０℃の条件下で４分間混練りし、混練り物を得た。次に、オープンロールを用いて、得られた混練り物に硫黄および加硫促進剤を添加し、８０℃の条件下で３分間混練りし、未加硫ゴム組成物を得た。得られた未加硫ゴム組成物をトレッド形状に成形し、他のタイヤ部材と張り合わせて未加硫タイヤを作製し、プレス加硫することで、実施例１〜２および比較例１〜４の試験用タイヤ（タイヤサイズ：１９５／６５Ｒ１５）を製造した。

（転がり抵抗）
転がり抵抗試験機を用いて、試験用タイヤを、リム：１５×６ＪＪ、内圧：２３０ｋＰａ、荷重：３．４３ｋＮ、速度：８０ｋｍ／ｈの条件下で走行させたときの転がり抵抗を測定し、比較例１の転がり抵抗指数を１００とし、下記計算式により、各配合の転がり抵抗を指数表示した。なお、転がり抵抗指数が大きいほど、転がり抵抗が低減され、低燃費性に優れることを示す。
（転がり抵抗指数）＝（比較例１の転がり抵抗）／（各配合の転がり抵抗）×１００

（ウェットグリップ性能）
製造した試験用タイヤを試験用の車輌（国産ＦＦ２０００ｃｃ）の全輪に装着させ、湿潤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。このとき、１００ｋｍ／ｈで走行させ、ブレーキをかけてから停止するまでの制動距離を測定し、比較例１のウェットグリップ性能指数を１００とし、下記計算式により、各配合のウェットグリップ性能を指数表示した。なお、ウェットグリップ性能指数が大きいほど、ウェットグリップ性能に優れていることを示す。
（ウェットグリップ性能指数）＝（各配合の制動距離）
÷（比較例１の制動距離）×１００

前記試験の結果を表１に示す。

Claims (3)

1. スチレン含有量が３３重量％以上、およびビニル含有量が３０重量％以上であるスチレンブタジエンゴム（１）を１５重量％以上、
   ならびにスチレン含有量が１５重量％以下、およびビニル含有量が６０重量％以下であるスチレンブタジエンゴム（２）を１０重量％以上含有し、
   スチレンブタジエンゴム（１）およびスチレンブタジエンゴム（２）の合計含有率が６０重量％以上であるゴム成分１００重量部に対して、
   窒素吸着比表面積が２０〜５００ｍ²／ｇであるシリカを１５〜１５０重量部含有するゴム組成物。
2. シリカを水に分散させて５％水性分散液としたときのｐＨが７〜１２である請求項１記載のゴム組成物。
3. 請求項１または２記載のゴム組成物を用いたタイヤ。