JP2008056907A

JP2008056907A - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP2008056907A
Application number: JP2007192553A
Authority: JP
Inventors: Naoya Amino; 直也網野; Yoshihiro Kameda; 慶寛亀田; Kazuto Yamakawa; 賀津人山川; Akitomo Sato; 晶群佐藤
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2006-08-03
Filing date: 2007-07-24
Publication date: 2008-03-13
Anticipated expiration: 2027-07-24
Also published as: JP4215810B2

Abstract

【課題】シリカの高配合化、高分散化及び高物性化により、ウェット性能の向上を図った空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】芳香族ビニルが１５〜５０重量％であり、共役ジエンの１，２−ビニル結合が１０〜８０重量％であり、ガラス転移温度が−５０℃〜−１０℃である水酸基含有ジエン系ゴムを１００〜３０重量部含む、シリカ高配合系ゴム組成物におけるフィラー量Ｆと軟化剤量Ｓの差Ｆ−Ｓが６０〜９０重量部で、かつ２０℃で測定したデュロメータ硬さが６５〜７６であるゴム組成物をトレッド部に用いた空気入りタイヤ。
【選択図】なし

Description

本発明は、空気入りタイヤに関し、更に詳細には、シリカの高配合化、高分散化及び高物性化により、ウェット性能の向上を図った空気入りタイヤに関する。

タイヤのウェット性能は、最も重要な特性の一つであって、ウェット性能向上の要求は依然として高い。その手法としてシリカ配合コンパウンドが用いられてきたが、更にシリカの高配合化、高分散化及び高物性化が求められている。従来、シリカの高分散化の手段として、末端変性ポリマーを使用する技術が下記の特許文献１〜５などで知られているが、更なる高物性化の手法が、空気入りタイヤ用のシリカ高配合系ゴム組成物に求められている。

特許第３４８８９２６号公報特開２０００−２７３２４０号公報特開２００４−１７５９９３号公報特開２００５−２４８０２１号公報特開２００１−１０６８３０号公報

よって、本発明では、タイヤ用のシリカ配合系ゴム組成物において、当該シリカの高配合化、高分散化及び高物性化を図ることにより、特にウェット性能を向上させた空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本発明によれば、シリカ高配合系ゴム組成物におけるフィラー量Ｆと軟化剤量Ｓの差Ｆ−Ｓが６０〜９０重量部で、かつ２０℃で測定したデュロメータ硬さが６５〜７６であるゴム組成物をトレッド部に用いた空気入りタイヤが提供される。

また、本発明によれば、芳香族ビニルが１５〜５０重量％であり、共役ジエンの１,２−ビニル結合が１０〜８０重量％であり、ガラス転移温度が−５０℃〜−１０℃である水酸基含有ジエン系ゴムを１００〜３０重量部含むジエン系ゴム１００重量部に対し、シリカを４０〜１２０重量部、プロセスオイル、液状ポリマーなどの軟化剤０．１〜１５重量部を配合し、更に、シリカ、カーボンブラック等のフィラー量Ｆと軟化剤量Ｓの差Ｆ−Ｓが６０〜９０重量部であり、２０℃で測定したゴムのデュロメータ硬さが６５〜７６であるゴム組成物をトレッド部に用いた空気入りタイヤが提供される。

本発明によれば、前記特定のシリカ高配合系ゴム組成物を用いることによって、特に、ウェット性能の向上を図った空気入りタイヤを得ることができる。

本発明では、空気入りタイヤ用のシリカ高配合系ゴム組成物における、高分散化、並びに高物性化を鋭意研究していたところ、この度、当該シリカ高分散系ゴム組成物に含まれるシリカ及び／又はカーボンブラックフィラー量Ｆと軟化剤量Ｓの差Ｆ−Ｓが６０〜９０重量部で、かつ２０℃で測定したデュロメータ硬さが６５〜７６であるゴム組成物とすることにより、その実現が図られたものである。

即ち、本発明によれば、空気入りタイヤのトレッド部に使用する、特にウェット性能の向上を図ったシリカ高配合系ゴム組成物を得るに当って、当該ゴム組成物に含まれるシリカ及び／又はカーボンブラックフィラー量Ｆと軟化剤量Ｓの差Ｆ−Ｓが６０〜９０重量部、好ましくは６３〜８７重量部、更に好ましくは６５〜８３重量部で、かつ２０℃で測定した、ＪＩＳＫ６２５３に準拠して測定したタイプＡデュロメータ硬さが６５〜７６、好ましくは６６〜７５、更に好ましくは６７〜７４であるゴム組成物とすることが提案される。ここで、当該差Ｆ−Ｓが６０重量部未満では、ウェット性能が不十分であり、逆に９０重量部を超えると、混合加工性が悪化する。また、デュロメータ硬さが６５未満では、タイヤ路面のブロック剛性が低過ぎて、十分な接地が得られずにウェット性能が悪化し、逆に、７６を超えると、ゴムが硬過ぎて、路面の微細な凹凸への十分な接地が得られず、ウェット性能が悪化する。

本発明で使用できるシリカとしては、特に限定はないが、乾式法ホワイトカーボン、湿式法ホワイトカーボン、コロイダルシリカ、及び沈降シリカなど従来からゴム組成物用として使用されている任意のシリカを用いることができる。これらの中でも、含水ケイ酸を主成分とする湿式法ホワイトカーボン（湿式シリカ）が好ましい。これらのシリカは、それぞれ単独で、又は二種以上を組合せて用いることができる。シリカの比表面積にも、特に限定は無いが、窒素吸着比表面積（ＢＥＴ法）の下限は、好ましくは５０ｍ²／ｇ、より好ましくは１００ｍ²／ｇ、特に好ましくは１２０ｍ²／ｇであり、上限は好ましくは４００ｍ²／ｇ、より好ましくは２２０ｍ²／ｇ、特に好ましくは１９０ｍ²／ｇである。この範囲であると、機械的特性、耐摩耗性及び低発熱性などに優れるので、好適である。なお、窒素吸着比表面積は、ＡＳＴＭＤ３０３７−８１に準じ、ＢＥＴ法で測定した値である。シリカのｐＨは、酸性、即ちｐＨ７．０未満であることが好ましいが、ｐＨ５．０〜６．９であることがより好ましい。

本発明のタイヤ用ゴム組成物が補強剤としてシリカを含有する場合には、シランカップリング剤を添加すると、低発熱性及び耐摩耗性が更に改善されるので好適である。かかるシランカップリング剤としては、特に限定は無いが、ビニルトリエトキシシラン、β−(３,４−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、Ｎ−(β−アミンエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、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)ジスルフィドや、γ−トリメトキシシリルプロピルジメチルチオカルバミルテトラスルフィド、γ−トリメトキシシリルプロピルベンゾチアジルテトラスルフィドなどのテトラスルフィド類などを挙げることができる。シランカップリング剤としては、混練時のスコーチを避けられるので、一分子中に含有される硫黄が４個以下のものが好ましい。これらのシランカップリング剤は、それぞれ単独で、又は二種以上を組合せた任意の混合物として使用することができる。シリカに対するシランカップリング剤の配合量の下限は、シリカ重量当り好ましくは０．１重量％、より好ましくは１重量％、特に好ましくは２重量％であり、上限は、好ましくは３０重量％、より好ましくは２０重量％、特に好ましくは１０重量％である。

また、本発明に使用するカーボンブラックとしては、ファーネスブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、チャンネルブラック、グラファイトなど従来からタイヤ用ゴム組成物に配合されてきた任意のカーボンブラックを用いることができる。これらの中でも、高い補強性の観点からファーネスブラックを使用するのが好ましく、その具体例としては、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＩＳＡＦ−ＨＳ、ＩＳＡＦ−ＬＳ、ＩＩＳＡＦ−ＨＳ、ＨＡＦ、ＨＡＦ−ＨＳ、ＨＡＦ−ＬＳ、ＦＥＦなどのグレードのものが挙げられる。これらのカーボンブラックは、それぞれ単独で、又は二種以上を組合せて用いることができる。カーボンブラックの比表面積には、特に限定は無いが、窒素吸着比表面積（ＢＥＴ法）の下限は、好ましくは５ｍ²／ｇ、より好ましくは５０ｍ²／ｇ、特に好ましくは８０ｍ²／ｇであり、上限は好ましくは２００ｍ²／ｇ、より好ましくは１８０ｍ²／ｇ、特に好ましくは１５０ｍ²／ｇである。窒素吸着比表面積がこの範囲であると、機械的特性、耐摩耗性に優れるので好適である。また、カーボンブラックのジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸着量にも特に限定は無いが、その下限は、好ましくは５ｍＬ／１００ｇ、より好ましくは６０ｍＬ／１００ｇ、特に好ましくは８０ｍＬ／１００ｇであり、上限は好ましくは３００ｍＬ／１００ｇ、より好ましくは１６０ｍＬ／１００ｇ、特に好ましくは１５０ｍＬ／１００ｇである。ＤＢＰ吸着量がこの範囲にある場合には、機械的特性及び耐摩耗性に優れるので好適である。

また、本発明に使用する軟化剤としては、ゴム用プロセスオイルや重量平均分子量が１０００〜１０００００の低分子量ポリマー、ゴマ油や菜種油などの植物性油、ロジンや石油系の樹脂などが用いられる。ゴム用プロセスオイルは、通常、石油留分のうち高沸点部分が用いられ、炭化水素分子の化学構造によって、鎖状飽和炭化水素からなるパラフィン系、飽和環状炭化水素からなるナフテン系及び不飽和環状炭化水素からなるアロマ系に分けられる。通常、これらは、粘度比重恒数（以下、ＶＣＧと略す。）をもって区別され、一般に、ＶＣＧが０．７９０〜０．８４９のものはパラフィン系、０．８５０〜０．８９９のものはナフテン系、０．９００以上はアロマ系として分類される。これらの中でも、発熱特性を十分に向上させるためには、アロマ系が好ましく、ＶＣＧ０．９３０以上のアロマ系が特に好ましい。また、原油を減圧蒸留して得られた重質留分を溶剤抽出した時の不溶分を水添処理して得られる、いわゆるＴ−ＤＡＥオイルを用いてもよい。低分子量ポリマーとしては、重量平均分子量が１０００〜１０００００である、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリイソブチレン、エチレン−プロピレン共重合体などが好適に用いられる。植物性油としては、ゴマ油、菜種油、大豆油、ひまし油などが挙げられる。樹脂としては、テルペン樹脂、ロジン、変性ロジン、クマロン−インデン樹脂、ブローンアスファルト、Ｃ５系石油樹脂、Ｃ９系石油樹脂、ポリスチレン樹脂などが挙げられる。

本発明における前記必須要件を満足するシリカ高配合系ゴム組成物を得るための一の手法としては、芳香族ビニルが１５〜５０重量％であり、共役ジエンの１,２−ビニル結合が１０〜８０重量％であり、ガラス転移温度が−５０℃〜−１０℃である水酸基含有ジエン系ゴムを１００〜３０重量部、より好ましくは１００〜４０重量部含むジエン系ゴムを使用し、当該ゴム１００重量部に対し、前記シリカを４０〜１２０重量部、好ましくは４２〜１１８重量部、更に好ましくは４６〜１１７重量部及びプロセスオイル、液状ポリマーなどの軟化剤を０．１〜１５重量部、より好ましくは１〜１３重量部配合することによって達成することができる。

本発明において使用する水酸基含有ジエン系ゴムは、公知のゴムであり、例えば、第１級、第２級又は第３級水酸基を有する芳香族ビニル単量体と、共役ジエン系単量体又は共役ジエン単量体及びその他の共重合可能な単量体とを共重合させるか、あるいは芳香族ビニル単量体と、共役ジエン系単量体又は共役ジエン系単量体とその他の共重合可能な単量体とを共重合させて、分子中に結合した活性金属を有するジエン系重合体を製造し、次いで、これに、ケトン類、エステル類、アルデヒド類及びエポキシ類などの変性剤を反応させて、第１級、第２級又は第３級水酸基をジエン系重合体に導入することによって得ることができる。このように、本発明で使用する水酸基含有ジエン系ゴムは、分子中に少なくとも一つの水酸基を有する共役ジエン系ゴムである。なお、水酸基含有ジエン系ゴムは、例えばＷＯ９６／２３０２７に開示の方法で製造することができ、また日本ゼオン（株）よりＮＳ６１６として市販されているものを使用することもできる。かかる水酸基含有ジエン系ゴムとして好ましいのは水酸基末端変性溶液重合スチレン−ブタジエン共重合体である。

本発明では、前記水酸基含有ジエン系ゴムに対して、通常タイヤ用ゴム組成物として使用されるジエン系ゴムを０〜７０重量部、好ましくは５〜６５重量部配合してもよい。かかるジエン系ゴムとしては、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、各種ブタジエンゴム（ＢＲ）、各種スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体ゴム、スチレン−イソプレン共重合体ゴム、スチレン−イソプレン−ブタジエン共重合体ゴム、イソプレン−ブタジエン共重合体ゴムなどが挙げられる。かかるジエン系ゴムは、単独で、あるいは二種以上の組み合わせで、前記水酸基含有ジエン系ゴムと併用される。

前記水酸基含有ジエン系ゴムは、芳香族ビニル−共役ジエン共重合体であることが好ましく、芳香族ビニルが１５重量％未満、共役ジエン中の１,２−ビニル結合が１０重量％未満であり、Ｔｇが−５０℃より低いと、ウェット性能が不十分であり、逆に芳香族ビニルが５０重量％、及び共役ジエン中の１,２−ビニル結合が８０重量％を超え、Ｔｇが−１０℃より高いと、常温でゴムの硬度が高くなり過ぎて、かえってウェット性能が悪化する。更に、前記ジエン系ゴム中に含まれる水酸基含有ジエン系ゴムが３０重量部未満であると、当該水酸基含有ジエン系ゴムの効果が不十分となる。また、前記シリカの配合量が４０重量部未満では、ウェット性能の改善効果が不十分となり、逆に１２０重量部を超えると、混合加工性が悪化する。また、前記ゴム用軟化剤の配合量が１５重量部を超えると、ゴムの物性が悪化するためにウェット性能が不十分となる。

本発明の空気入りタイヤ用ゴム組成物には、更に、加硫又は架橋剤、加硫又は架橋促進剤、老化防止剤、補強用充填剤などのタイヤ用ゴム組成物に配合されている各種配合剤を配合することができ、かかる配合剤は、一般的な方法で混練してゴム組成物とし、加硫または架橋することができる。これら配合剤の配合量も、本発明の目的に反しない限り、従来の一般的な配合量とすることができる。

以下、標準例、実施例及び比較例によって本発明を更に説明するが、本発明の範囲をこれらの実施例に限定するものでないことは言うまでもない。

標準例、実施例１〜４及び比較例１〜３
試験方法
１）デュロメータ硬さ試験：以下の表Ｉに示した配合に従って得たゴム組成物を用いて、ＪＩＳＫ６２５３に準拠し、２０℃下のタイプＡデュロメータ硬さを測定した。

２）ウェット制動試験：以下の表Ｉに示した配合に従って得たゴム組成物をトレッド部に用いたサイズ２０５／５５Ｒ１６のタイヤを試作し、排気量２５００ｃｃでＡＢＳを装備した車に装着して、水を流した路面上でウェット制動試験を行った。初速を１００ｋｍ／時間として、制動開始から停止するまでの距離を測定した。結果は、標準例を１００とした指数で表し、結果を、表Ｉに示す。この数値が大きい程、制動性能が良好であることを示す。

表Ｉによれば、本発明による要件を満足するゴム組成物を用いた空気入りタイヤでは、ウェット性能が向上していることが判る。

Claims

シリカ高配合系ゴム組成物におけるフィラー量Ｆと軟化剤量Ｓの差Ｆ−Ｓが６０〜９０重量部で、かつ２０℃で測定したデュロメータ硬さが６５〜７６であるゴム組成物をトレッド部に用いた空気入りタイヤ。
シリカフィラーを４０〜１２０重量部配合した、請求項１に記載のゴム組成物をトレッド部に用いた空気入りタイヤ。
軟化剤を０．１〜１５重量部配合した、請求項１又は２に記載のゴム組成物をトレッド部に用いた空気入りタイヤ。
芳香族ビニルが１５〜５０重量％であり、共役ジエンの１,２−ビニル結合が１０〜８０重量％であり、ガラス転移温度が−５０℃〜−１０℃である水酸基含有ジエン系ゴムを１００〜３０重量部含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載のゴム組成物をトレッド部に用いた空気入りタイヤ。
前記水酸基含有ジエン系ゴムが末端ヒドロキシ変性溶液重合スチレン−ブタジエン共重合体である請求項４に記載の空気入りタイヤ。