JP2007270001A - トレッド用ゴム組成物およびそれを用いたトレッドを有するタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】転がり抵抗特性、ウェットスキッド性能、耐摩耗性能および操縦安定性能をすべて向上させたトレッド用ゴム組成物およびそれを用いたトレッドを有するタイヤを提供する。
【解決手段】ゴム成分１００重量部に対して、ハロゲン化フェノール樹脂を１〜１５重量部含有するトレッド用ゴム組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は、トレッド用ゴム組成物およびそれを用いたトレッドを有するタイヤに関する。

タイヤのトレッドは、タイヤが地面と接する部分のゴム層であり、タイヤが路面をつかむいわゆるグリップを地面との間に確保している。このトレッド層に用いられるゴム組成物の配合は、タイヤのウェットスキッド性能、耐摩耗性能および低発熱性を支配する重要な要素である。

また、近年、車を低燃費仕様にする要望が高まり、それに伴い、車を構成するタイヤに対しても、より高度な性能が望まれている。とくに、タイヤ全体に占める体積が大きいトレッド層に用いられるゴム組成物には、転がり抵抗の低いゴム組成物が望まれている。転がり抵抗は、主に、空気抵抗、摩擦抵抗およびタイヤ構成部材のヒステリシスロスによる抵抗の３つに分類され、このうち、タイヤ構成部材のヒステリシスロスによる転がり抵抗が最も大きなウェイトを占めている。タイヤ構成部材のヒステリシスロスとは、ゴムに対して消費された仕事量であり、内部に熱として蓄積された仕事量に対応する。すなわち、低発熱性に優れる程、ゴムに対して消費される仕事量が小さいということであり、転がり抵抗を低減させることにつながり、低燃費化を図ることが可能となる。

低発熱性を向上させる方法として、補強剤であるフィラーの含有量を減少させる方法が知られているが、この方法を用いた場合には、ゴムの硬度が低下するため、操縦安定性が低下する。さらに、ウェットスキッド性能も低下してしまう。ウェットスキッド性能を向上させるには、転がり抵抗を大きくする必要があるが、上述したように転がり抵抗を小さくして低燃費化を図った場合には、ウェットスキッド性能が低下してしまう。つまるところ、操縦安定性、ウェットスキッド性能および低発熱性をすべて向上させるのは困難であるという問題があった。

特許文献１には、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）および酸化亜鉛を所定量含有することにより、配合剤のブルーミングがなく、比較的低硬度で優れた耐摩耗性を有するゴム組成物が開示されている。しかし、このゴム組成物はＯＡ機器などの紙送り機構のロールに用いられるもので、タイヤへの適用については考慮されておらず、仮にこのゴム組成物をタイヤに適用したとしても、硬度が非常に小さいため、操縦安定性およびウェットスキッド性能に欠けるため、いまだ改善の余地がある。

特開平１１−３４９１７７号公報

本発明は、転がり抵抗特性、ウェットスキッド性能、耐摩耗性能および操縦安定性能をすべて向上させたトレッド用ゴム組成物およびそれを用いたトレッドを有するタイヤを提供することを目的としている。

本発明は、ゴム成分１００重量部に対して、ハロゲン化フェノール樹脂を１〜１５重量部含有するトレッド用ゴム組成物に関する。

前記トレッド用ゴム組成物は、シリカを３０〜１５０重量部含有することが好ましい。

また、本発明は、前記トレッド用ゴム組成物を用いたトレッドを有するタイヤに関する。

本発明によれば、ゴム成分およびハロゲン化フェノール樹脂を所定量含有することにより、転がり抵抗特性、ウェットスキッド性能、耐摩耗性能および操縦安定性能をすべて向上させたトレッド用ゴム組成物ならびにそれを用いたトレッドを有するタイヤを提供することができる。

本発明のゴム組成物は、ゴム成分およびハロゲン化フェノール樹脂を含む。

ゴム成分としては、たとえば、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、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）、ハロゲン化ブチルゴム（Ｘ−ＩＩＲ）、スチレンイソプレンブタジエン共重合ゴム（ＳＩＢＲ）、イソモノオレフィンとパラアルキルスチレンとの共重合体のハロゲン化物などがあげられ、これらのゴム成分は、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、グリップ性能、低燃費性および耐摩耗性が向上するという理由から、ＮＲ、ＩＲ、ＳＢＲ、ＢＲが好ましく、ＳＢＲがより好ましい。なお、機械的強度に劣るという理由から、ＥＰＤＭを含まないことが好ましい。

ＳＢＲとしては、乳化重合ＳＢＲ（Ｅ−ＳＢＲ）および溶液重合ＳＢＲ（Ｓ−ＳＢＲ）があるが、スチレンおよびビニルの自由度が高く、グリップ性能などの性能を充分に向上させるように設計しやすいという理由から、Ｓ−ＳＢＲが好ましい。

Ｓ−ＳＢＲとしては、ＳｎやＳｉなどでカップリングされて高分子量化されたものを用いることが好ましい。Ｓ−ＳＢＲのカップリング方法は、常法に従って、たとえば、Ｓ−ＳＢＲの分子鎖末端のアルカリ金属（Ｌｉなど）またはアルカリ土類金属（Ｍｇなど）を、たとえばハロゲン化スズまたはハロゲン化ケイ素と反応させることによって得ることができる。

ゴム成分中のＳＢＲの含有率は２０重量％以上が好ましく、３０重量％以上がより好ましい。ＳＢＲの含有率が２０重量％未満であると、グリップ性能を向上させられない傾向がある。

ハロゲン化フェノール樹脂は、フェノール、クレゾール、キシレノール、レゾルシンなどのフェノール類と、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、フルフラールなどのアルデヒド類を酸あるいはアルカリ触媒で反応させることにより得られるフェノール樹脂をハロゲン化させて得られる。

ハロゲン化フェノール樹脂のハロゲン原子としては、塩素、フッ素、臭素、ヨウ素などがあげられる。なかでも、反応性が高く、コストダウンできるという理由から、塩素および／または臭素が好ましく、臭素がより好ましい。

フェノール樹脂をハロゲン化する方法については、とくに限定されないが、フェノール樹脂中のアルデヒドユニットをハロゲン化水素と反応させることにより、ハロゲン化フェノール樹脂を得る方法などがあげられる。

ハロゲン化フェノール樹脂の重合度（ｎ）は１以上が好ましく、３以上がより好ましい。また、ハロゲン化フェノール樹脂のｎは１０以下が好ましく、６以下がより好ましい。ハロゲン化フェノール樹脂のｎが１０をこえると、反応基が少なくなり、転がり抵抗が増大してしまう傾向がある。

ハロゲン化フェノール樹脂の含有量は、ゴム成分１００重量部に対して１重量部以上、好ましくは２重量部以上である。ハロゲン化フェノール樹脂の含有量が１重量部未満では、グリップ性能の充分な改善効果が得られない。また、ハロゲン化フェノール樹脂の含有量は１５重量部以下、好ましくは１０重量部以下である。ハロゲン化フェノール樹脂の含有量が１５重量部をこえると、ゴム組成物が過度に硬化し、エラストマー性が低下するため、ウェットスキッド性能を向上させることができない。

本発明によれば、ゴム成分およびハロゲン化フェノール樹脂を所定量含有することにより、転がり抵抗を低減させ、グリップ性能に優れたトレッド用ゴム組成物が得られる。

本発明のトレッド用ゴム組成物には、シリカを含むことが好ましい。

シリカとしては、とくに制限はなく、湿式法または乾式法により調製されたものを用いることができるが、とくに、湿式法により調製されたシリカを用いることが好ましい。

シリカのチッ素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）は２０ｍ²／ｇ以上が好ましく、３０ｍ²／ｇ以上がより好ましく、４０ｍ²／ｇ以上がさらに好ましい。シリカのＮ₂ＳＡが２０ｍ²／ｇ未満では、耐摩耗性が悪化する傾向がある。また、シリカのＮ₂ＳＡは４００ｍ²／ｇ以下が好ましく、２５０ｍ²／ｇ以下がより好ましく、２００ｍ²／ｇ以下がさらに好ましい。シリカのＮ₂ＳＡが４００ｍ²／ｇをこえると、ゴム中で分散しにくくなる傾向がある。

シリカの含有量は、ゴム成分１００重量部に対して３０重量部以上が好ましく、４５重量部以上がより好ましい。シリカの含有量が３０重量部未満では、補強性の充分な改善効果が得られない傾向がある。また、シリカの含有量は１５０重量部以下が好ましく、１２０重量部以下がより好ましい。シリカの含有量が１５０重量部をこえると、ゴムに対してシリカが均一に分散せず、ゴムの加工性が悪化する傾向がある。

シリカを含有する場合、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好ましい。

シランカップリング剤としては、たとえば、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−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、３−トリメトキシシリルプロピル−Ｎ，Ｎ−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、３−トリエトキシシリルプロピル−Ｎ，Ｎ−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、２−トリエトキシシリルエチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、２−トリメトキシシリルエチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、３−トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾリルテトラスルフィド、３−トリエトキシシリルプロピルベンゾチアゾールテトラスルフィド、３−トリエトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィド、３−トリメトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィドなどのスルフィド系、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などのメルカプト系、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシランなどのビニル系、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などのアミノ系、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のグリシドキシ系、３−ニトロプロピルトリメトキシシラン、３−ニトロプロピルトリエトキシシランなどのニトロ系、３−クロロプロピルトリメトキシシラン、３−クロロプロピルトリエトキシシラン、２−クロロエチルトリメトキシシラン、２−クロロエチルトリエトキシシランなどのクロロ系などがあげられ、これらをそれぞれ単独で、または任意に組み合わせて用いることができる。

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、３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、ゴムとシリカを充分に結合させることができない傾向がある。また、シランカップリング剤の含有量は１５重量部以下が好ましく、１２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１５重量部をこえると、加硫阻害を引き起こす傾向がある。

本発明のトレッド用ゴム組成物には、前記ゴム成分、ハロゲン化フェノール樹脂、シリカおよびシランカップリング剤以外にも、従来ゴム工業で使用される配合剤、たとえば、シリカ以外の充填剤、オイルなどの軟化剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、各種老化防止剤、ワックス、硫黄などの加硫剤、各種加硫促進剤などを、必要に応じて適宜配合することができる。

加硫後において、本発明のトレッド用ゴム組成物のＪＩＳ−Ａ硬度は５０以上が好ましく、５５以上がより好ましい。本発明のトレッド用ゴム組成物のＪＩＳ−Ａ硬度が５５未満では、耐摩耗性が悪化する傾向がある。また、加硫後において、本発明のトレッド用ゴム組成物のＪＩＳ−Ａ硬度は９０以下が好ましく、８０以下がより好ましい。本発明のトレッド用ゴム組成物のＪＩＳ−Ａ硬度が９０をこえると、グリップ性能に劣る傾向がある。

本発明のタイヤは、本発明のトレッド用ゴム組成物をタイヤのトレッドに用いて、通常の方法により製造される。すなわち、前記ゴム組成物を未加硫の段階でタイヤのトレッド部の形状に押出し加工し、タイヤ成形機上で通常の方法により貼り合わせて未加硫タイヤを成形する。該未加硫タイヤを加硫機中で加熱・加圧してタイヤを得ることができる。

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。

つぎに、実施例および比較例で使用した各種薬品について、まとめて説明する。
ＳＢＲ：旭化成（株）製のＳＢＲ Ｅ１５（エポキシ基でカップリングしたＳ−ＳＢＲ、スチレン結合量：２３重量％、ビニル結合量：６４重量％）
シリカ：デグッサ社製のウルトラジルＶＮ３（Ｎ₂ＳＡ：１７０ｍ²／ｇ）
シランカップリング剤：デグッサ社製のＳｉ７５（ビス（トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィド）
アロマオイル：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）製の椿
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
ハロゲン化フェノール樹脂：田岡化学工業（株）製のタッキロール２５０−III（アルキルフェノール・ホルムアルデヒド樹脂、アルキルフェノールのアルキル基の炭素数：５、重合度：４、ハロゲン：臭素）
加硫促進剤（１）：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（２）：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１〜３
表１に示す配合処方にしたがい、硫黄および加硫促進剤を除く各種薬品を、バンバリーミキサーで、１５０℃にて５分間混練りし、混練り物を得た。次に、得られた混練り物に、硫黄および加硫促進剤を添加して二軸オープンロールで、８０℃にて５分間混練し、未加硫ゴムシートを作製した。さらに、得られた未加硫ゴムシートを１６０℃にて２０分間加硫することで、加硫ゴムシートを作製した。

（硬度）
ＪＩＳ Ｋ ６２５３の「加硫ゴムおよび熱可塑性ゴムの硬さ試験方法」の試験方法に準じて、スプリング式タイプＡを用いて２５℃にて、加硫ゴムシートの硬度を測定した。

（転がり抵抗）
得られた未加硫ゴムシートをトレッド形状に成型し、タイヤ成型機にて他のタイヤ部材と貼り合わせて未加硫タイヤを成型し、未加硫タイヤを１６０℃にて２０分間加硫することで、実施例１〜２および比較例１〜３の試験用タイヤ（タイヤサイズ：１９５／６５Ｒ１５）を作製した。さらに、転がり抵抗試験機を用い、前記試験タイヤを、リム：１５×６ＪＪ、内圧：２３０ｋＰａ、荷重：３．４３ｋＮ、速度：８０ｋｍ／ｈの条件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、転がり抵抗が小さく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

（ウェットスキッド性能）
前記試験用タイヤを試験車（国産ＦＦ２０００ｃｃ）全輪装着させ、湿潤アスファルト路面上における時速１００ｋｍ／ｈからの制動距離を算出し、比較例１のウェットスキッド性能指数を１００とし、下記計算式により、各配合のウェットスキッド性能を指数表示した。なお、ウェットスキッド性能指数が大きいほど、停止距離が短く、ウェットスキッド性能がよいことを示す。
（ウェットスキッド性能指数）＝（比較例１の制動距離）
÷（各配合の制動距離）×１００

（耐摩耗性能）
前記タイヤを装着した車により、１周１０ｋｍのテストコースを８０ｋｍ／ｈで走行し、３００００ｋｍ走行後のトレッドの溝深さの減少量を測定し、比較例１の耐摩耗性能指数を１００とし、下記計算式により、各配合の耐摩耗性指数を算出した。なお、耐摩耗性指数が大きいほど耐摩耗性に優れることを示す。
（耐摩耗性指数）＝（比較例１の溝深さの減少量）
÷（各配合の溝深さの減少量）×１００

（操縦安定性能）
乾燥アスファルト路面のテストコースにおいて前記試験用タイヤを車に装着させ、よる実車走行をおこなった。操舵時のコントロールの安定性をテストドライバーが官能評価した。なお、評価は１０点満点で、比較例１を６点として相対評価した。数値が大きいほど操縦安定性がよいことを示している。

上記試験の評価結果を表１に示す。

Claims (3)

1. ゴム成分１００重量部に対して、
   ハロゲン化フェノール樹脂を１〜１５重量部含有するトレッド用ゴム組成物。
2. シリカを３０〜１５０重量部含有する請求項１記載のトレッド用ゴム組成物。
3. 請求項１または２記載のトレッド用ゴム組成物を用いたトレッドを有するタイヤ。