JP2009051975A - タイヤ用ゴム組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】高いグリップ性能と低転がり抵抗とを両立させることが可能なゴム組成物を提供する。
【解決手段】末端変性スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（末端変性ＳＢＲ）５０〜１００重量部及びガラス転移温度（Ｔｇ）が−３５℃未満のジエン系ゴム５０重量部以下を含むゴム成分１００重量部、窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が７０〜９０ｍ²／ｇのカーボンブラック１０〜５０重量部、ＢＥＴ比表面積が１８０ｍ²／ｇ以下のシリカ１０〜６０重量部並びに芳香族変性ロジン樹脂１〜２０重量部を含む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、更に詳しくは高いグリップ性能と低転がり抵抗とを両立させることが可能なタイヤ用ゴム組成物及びそれを用いた空気入りタイヤに関する。

空気入りタイヤ業界においてグリップ性能に優れかつ転がり抵抗の少ないゴム組成物の開発が進められており、例えば特許文献１には、タイヤの転動抵抗を悪化させることなく、ウェットグリップを向上させるべく、ジエン系ゴムに対し、テルペン類の芳香族ビニル共重合体及びその水素添加物を配合することが提案されているが、この提案にはシリカを配合することについては触れられていない。特許文献２には耐ブローアウト性を損なうことなく、タイヤのグリップ力を向上させることができる高性能タイヤトレッド用ゴム組成物として、ガラス転移点（Ｔｇ）が−３５℃〜０℃のＳＢＲを７０重量部以上含む原料ゴム１００重量部に対し、充填剤８０〜１８０重量部、軟化点が６０℃〜１００℃のジペンテン芳香族ビニル共重合体樹脂又はα−ピネン樹脂５〜６０重量部を配合することが提案されているが、この配合では転がり抵抗とウェット性能のバランスが十分でない。

特許文献３は、単環式又は二環式の不飽和テルペンの重合で得られる単位を７０〜１００質量％の分率で含み且つＴｇが５０〜１２０℃で数平均分子量が４００〜２０００ｇ／molの可塑化用樹脂を含む、耐摩耗性が改善されたトレッドキャップ用ゴム組成物及びこのトレッドを含むタイヤを提案している。しかしながら、この提案も、本発明のようにシリカ及び末端変性スチレン−ブタジエン共重合体ゴムを用いることは記載されていない。特許文献４には、ウェット路面及びドライ路面において充分な走行性能を示すタイヤのトレッド用ゴム組成物を開発することを目的に、天然ゴム及び／又はエポキシ化天然ゴムを８０重量％以上含むゴム成分１００重量部に対して、８重量部以上のレジン及び白色充填剤８０重量％以上からなる充填剤を含有するトレッド用ゴム組成物が提案されている。しかし、この提案も上記特許文献３の提案と同様に、シリカ及び天然ゴムとの相溶性が良い末端変性スチレン−ブタジエン共重合体ゴムを用いることについて言及していない。

特許文献５には、末端変性共役ジエン系重合体を配合することで耐摩耗性とウェット性能を損なうことなく低発熱性を向上させた空気入りタイヤが得られることが記載されているが、芳香族変性ロジン樹脂を用いることの記載はない。特許文献６には、α，β不飽和カルボン酸により変性されたＳＢＲなどの共役ジエン系重合体を主要ゴム成分とするゴム組成物をトレッドに配設することが開示されており、カーボンブラック、シリカ、粘着付与剤としてロジン系樹脂などを配合でき、高温連続走行に適し、路面に対する良好なグリップが得られる旨記載されているが、芳香族変性ロジン樹脂を用いることの記載はない。特許文献７には、天然ゴムを含むジエン系ゴムに対し特定のフェノール変性ロジンを配合することにより、良好なウェットグリップ性能および耐摩耗性を発現させたトレッド用ゴム組成物が得られることが記載されているが、末端変性ＳＢＲを配合することは記載されておらず、また、低転がり抵抗に関しても触れられていない。特許文献８には、変性剤としてＮ−置換アミノケトン類、Ｎ−置換アミノチオケトン類を用いて変性したＳＢＲなどのＡ群のゴムとカーボンブラックを接触させた後にジエン系ゴムからなるＢ群の原料ゴムを配合した、ｔａｎδバランスに優れたゴム組成物が記載されているが、芳香族変性ロジン樹脂を用いることの記載はない。

特開平９−３０９９７８号公報 特開平１０−２０４２１６号公報 特表２００５−５３４７５９号公報 特開２００６−６３０９３号公報 特開２００５−３３６３０３号公報 特開平４−１１５０１号公報 特開２００７−９９９３２号公報 特開平９−３２４０７７号公報

空気入りタイヤに必要な性能としては、低燃費であると共に加速性能やブレーキ性能に代表されるグリップ性能も重要である。しかし、これら２つの性能は相反するものであるため、その両立は一般的には難しい。

従って、本発明の目的は、高いグリップ性能と低転がり抵抗とを両立させることができるゴム組成物及びそれを用いた空気入りタイヤを提供することにある。

本発明に従えば、末端変性スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（末端変性ＳＢＲ）５０〜１００重量部及びガラス転移温度（Ｔｇ）が−３５℃未満のジエン系ゴム５０重量部以下を含むゴム成分１００重量部、窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が７０〜９０ｍ²／ｇのカーボンブラック１０〜５０重量部、ＢＥＴ比表面積が１８０ｍ²／ｇ以下のシリカ１０〜６０重量部並びに芳香族変性ロジン樹脂１〜２０重量部を含むタイヤ用ゴム組成物並びにそれを用いた空気入りタイヤが提供される。

本発明によれば、末端変性ＳＢＲを含むジエン系ゴムに特定のカーボンブラック及びシリカ及び芳香族変性ロジン樹脂を配合することにより、高いグリップ性能と低転がり抵抗とを両立させることができるゴム組成物を開発することに成功した。

前述の如く、近年、地球環境の悪化を懸念する風潮から、環境に配慮した製品が求められるようになっており、タイヤ業界もその例外でなくなってきている。環境に配慮したタイヤとして必要な性能として、低燃費であることが重要であるが、同時にタイヤ性能として加速性能やブレーキ性能に代表されるグリップ性能も重要である。そこで、本発明者らは、グリップ性能と転がり抵抗とをともに向上させたゴム組成物を開発すべく研究を進めた結果、末端変性スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（末端変性ＳＢＲ）５０〜１００重量部及びガラス転移温度（Ｔｇ）が−３５℃未満のジエン系ゴム５０重量部以下を含むゴム成分１００重量部に対し、窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が７０〜９０ｍ²／ｇのカーボンブラック１０〜５０重量部、ＢＥＴ比表面積が１８０ｍ²／ｇ以下のシリカ１０〜６０重量部及び芳香族変性ロジン樹脂１〜２０重量部を配合することによって、前記従来技術の問題点であったグリップ性能と転がり抵抗をともに改良したタイヤ用ゴム組成物を得ることに成功した。

本発明において使用する末端変性ＳＢＲには特に限定はなく、例えば分子末端部分に水酸基、Ｎ−アルキル置換アミノケトン基及び／又はＮ−アルキル置換アミノチオケトン基を有する末端ＳＢＲが挙げられる。その中でも特に水酸基をＳＢＲの分子末端部分に含む末端変性ＳＢＲを配合するのが好ましい。このように、ＳＢＲの末端部分に置換基を導入することにより、シリカ配合系においてゴム中のシリカの分散性を更に向上させ、性能も向上させることができる。かかる末端変性ＳＢＲは知られており、例えば特許公報第３４８８９２６号などに記載された方法で製造することができ、日本ゼオン（株）製Ｎｉｐｏｌ ＮＳ１１６Ｒなどの市販品を用いることもできる。本発明によれば、末端変性ＳＢＲを配合することによりゴム組成物のグリップ性能を向上させることができる。

本発明によれば、前述の如く、Ｎ₂ＳＡが７０〜９０ｍ²／ｇのカーボンブラックをゴム成分１００重量部に対し、１０〜５０重量部、好ましくは１５〜５０重量部配合することによって、ゴム組成物の転がり抵抗を低減させることができるが、配合量が多過ぎると、転がり抵抗を悪化させることになるので好ましくない。なお、カーボンブラックのＮ₂ＳＡの測定はＪＩＳ Ｋ６２１７−２に準じて行った。

本発明によれば、前述の如く、ＢＥＴ比表面積が１８０ｍ²／ｇ以下、好ましくは２０〜１８０ｍ²／ｇ（ＡＳＴＭ Ｄ１９９３−０３に準じて測定）のシリカをゴム成分１００重量部に対し、１０〜６０重量部、好ましくは１５〜６０重量部配合することによってゴム組成物の転がり抵抗を低減させることができる。シリカとしては上記比表面積を満足する限り、任意のシリカを用いることができる。カーボンおよびシリカは比表面積の比較的小さなものを使用するのが低転がり抵抗の点から好ましい。

本発明によれば末端変性ＳＢＲを含むジエン系ゴム中に芳香族変性ロジン樹脂を、ゴム成分１００重量部に対し、１〜２０重量部、好ましくは３〜２０重量部配合することによって、グリップ性能の向上と低転がり抵抗（低燃費性）が期待できる。この芳香族変性ロジン樹脂は、ロジンと芳香族化合物（フェノール、スチレンなど）を触媒（例えば芳香族スルホン酸）の存在下に、溶媒中（例えばトルエン、キシレンなど）もしくは非溶媒存在下、樹脂を溶融させて直接反応させた樹脂及びその誘導体であり、具体的にはハリマ化成（株）製ネオトール １２５Ｐ、ネオトール １４５Ｐなどの市販品を使用することができる。前記芳香族変性ロジン樹脂を構成する芳香族化合物としては、例えばスチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、フェノール及びフェノール性水酸基を複数個有するフェノール誘導体などの少なくとも一つを用いることができ、前記芳香族変性ロジン樹脂の酸価（ＪＩＳ Ｋ００７０に準じて測定）が好ましくは５〜１５０ｍｇＫＯＨ／ｇ、更に好ましくは１０〜１４０ｍｇＫＯＨ／ｇであるのがジエン系ゴムとの相溶性の観点から好ましい。芳香族変性ロジン樹脂の配合量が少ないとグリップ性能を向上させることができないので好ましくなく、逆に多いと、転がり抵抗の悪化を招くため好ましくない。

本発明に係るゴム組成物には、前記した成分に加えて、その他の補強剤（フィラー）、加硫又は架橋剤、加硫又は架橋促進剤、各種オイル、老化防止剤、可塑剤などのタイヤ用、その他のゴム組成物用に一般的に配合されている各種添加剤を配合することができ、かかる添加剤は一般的な方法で混練して組成物とし、加硫又は架橋するのに使用することができる。これらの添加剤の配合量は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、実施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いうまでもない。

実施例１〜５及び比較例１〜５
サンプルの調製
表Ｉに示す配合において、加硫促進剤と硫黄を除く成分を１．８リットルの密閉型ミキサーで５分間混練し、１５０℃に達したときに放出してマスターバッチを得た。このマスターバッチに加硫促進剤と硫黄をオープンロールで混練し、ゴム組成物を得た。

次に得られたゴム組成物を１５×１５×０．２cmの金型中で１６０℃で２０分間加硫して加硫ゴムシートを調製し、以下に示す試験法で加硫ゴムの物性を測定した。結果は表Ｉに示す。

ゴム物性評価試験法
以下の粘弾性測定（０℃及び６０℃のｔａｎδ）にてグリップ性能（０℃ｔａｎδ）及び転がり抵抗（６０℃ｔａｎδ）を評価した。
東洋精機（株）製の粘弾性スペクトロメーターを用い、伸長変形歪率１０±２％、振動数２０Hzの条件で測定した。
測定結果は比較例１の値を１００として指数表示した。なお、グリップ性能については、０℃ｔａｎδの指数の値が高いほど性能が良好であることを示している。また転がり抵抗については、６０℃ｔａｎδの指数の値が小さいほど性能が良好であることを示している。

表Ｉ脚注
＊１：日本ゼオン（株）製Ｎｉｐｏｌ ＮＳ１１６Ｒ
＊２：日本ゼオン（株）製Ｎｉｐｏｌ １５０２
＊３：天然ゴム（ＴＳＲ−２０）
＊４：東海カーボン（株）製シースト Ｎ（Ｎ₂ＳＡ：７４ｍ²／ｇ）
＊５：東海カーボン（株）製シースト ７ＨＭ（Ｎ₂ＳＡ：１２６ｍ²／ｇ）
＊６：デグッサ社製Ｕｌｔｒａｓｉｌ ＶＮ３Ｇ（ＢＥＴ：１７１ｍ²／ｇ）
＊７：東ソー・シリカ（株）製Ｎｉｐｓｉｌ ＡＱ（ＢＥＴ：２１５ｍ²／ｇ）
＊８：ハリマ化成（株）製ネオトール １２５Ｐ（酸価：１２０ｍｇＫＯＨ／ｇ）
＊９：ハリマ化成（株）製ネオトール １４５Ｐ（酸価：８５ｍｇＫＯＨ／ｇ）
＊１０：ハリマ化成（株）製ネオトール １２５Ｈ（酸価：１７ｍｇＫＯＨ／ｇ）
＊１１：正同化学工業（株）製酸化亜鉛３種
＊１２：日本油脂（株）製ビーズステアリン酸 ＹＲ
＊１３：フレキシス社製サントフレックス ６ＰＰＤ
＊１４：大内新興化学工業（株）製サンノック
＊１５：デグッサ社製Ｓｉ６９
＊１６：鶴見化学工業（株）製金華印油入微粉硫黄
＊１７：大内新興化学工業（株）製ノクセラー ＣＺ−Ｇ

比較例１は末端変性していないＳＢＲを使用した例で基準例とした。比較例２はカーボンブラックのＮ₂ＳＡ比表面積の大きい例で転がり抵抗に劣る。比較例３はＢＥＴ比表面積の大きいシリカを使用した例で転がり抵抗に劣る。比較例４は樹脂に芳香族変性していないロジン樹脂を使用した例で、転がり抵抗に劣る。

以上の通り、本発明に従えば、末端変性スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（末端変性ＳＢＲ）５０〜１００重量部及びガラス転移温度（Ｔｇ）が−３５℃未満のジエン系ゴム５０重量部以下を含むゴム成分１００重量部、窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が７０〜９０ｍ²／ｇのカーボンブラック１０〜５０重量部、ＢＥＴ比表面積が１８０ｍ²／ｇ以下のシリカ１０〜６０重量部並びに芳香族変性ロジン樹脂１〜２０重量部を含むタイヤ用ゴム組成物を用いることにより、グリップ性能を向上させながら、燃費を抑えたタイヤ用ゴム組成物を得ることができることから、タイヤの各種部材用、特にタイヤのトレッド用として有用である。

Claims (4)

1. 末端変性スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（末端変性ＳＢＲ）５０〜１００重量部及びガラス転移温度（Ｔｇ）が−３５℃未満のジエン系ゴム５０重量部以下を含むゴム成分１００重量部、窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が７０〜９０ｍ²／ｇのカーボンブラック１０〜５０重量部、ＢＥＴ比表面積が１８０ｍ²／ｇ以下のシリカ１０〜６０重量部並びに芳香族変性ロジン樹脂１〜２０重量部を含むタイヤ用ゴム組成物。
2. 前記末端変性ＳＢＲが分子末端部分に水酸基、Ｎ−アルキル置換アミノケトン基及び／又はＮ−アルキル置換アミノチオケトン基を有する請求項１に記載のタイヤ用ゴム組成物。
3. 前記芳香族変性ロジン樹脂を構成する芳香族化合物がスチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、フェノール及びフェノール性水酸基を複数個有するフェノール誘導体の少なくとも一つであり、前記芳香族変性ロジン樹脂の酸価が５〜１５０ｍｇＫＯＨ／ｇである請求項１又は２に記載のタイヤ用ゴム組成物。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のゴム組成物を用いた空気入りタイヤ。