JP2009114367A - タイヤ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空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】加工性、耐摩耗性能およびグリップ性能をバランスよく向上したタイヤ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空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】本発明は、液状イソプレンゴムを１〜２０重量％含有するゴム成分１００重量部に対して、酸化亜鉛を０．５〜２．０重量部含有するタイヤ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空気入りタイヤ。
【選択図】なし

Description

本発明は、タイヤ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空気入りタイヤに関する。

タイヤトレッド用ゴム組成物には、加工性、耐摩耗性能およびグリップ性能を高度にバランスよく向上させることが求められている。

従来、ゴム組成物の加工性を向上させるために、ゴム成分に液状ゴムを配合する方法が知られている。しかし、液状ゴムをゴム成分に配合した場合、液状ゴムの分子量が小さいことから、ゴム組成物の耐摩耗性能が悪化するという問題がある。補強剤としてのカーボンブラックやシリカの配合量を減量する方法も、ゴム組成物の加工性を向上させる方法として知られている。しかし、補強剤の配合量を減量した場合、グリップ性能および耐摩耗性が悪化するという問題がある。加工性オイルなどの可塑剤の配合量を増量する方法も、ゴム組成物の加工性を向上させる方法として知られている。しかし、可塑剤の配合量を増量した場合、耐摩耗性能が悪化し、また、加硫後のゴムが軟らかくなり、操縦安定性が悪化するという問題がある。

一方、ゴム組成物の耐摩耗性能を向上させるためには、通常、ゴム成分に補強剤としてのカーボンブラックやシリカを増量する方法が知られている。しかし、補強剤を増量した場合、加硫前の粘度が大幅に上昇することや、加硫後の発熱性が大幅に悪化することなどから、ゴム組成物の転がり抵抗性や高速耐久性が大幅に悪化するという問題がある。

つまり、液状ゴム、可塑剤または補強剤の配合量を増量あるいは減量する方法の限りにおいて、ゴム組成物の加工性と耐摩耗性能の向上を同時に求めることは二律背反となってしまう。

また、グリップ性能を維持しながら、低転がり抵抗性と耐摩耗性を両立させるため、比表面積が１０ｍ²／ｇ以上の酸化亜鉛を配合したゴム組成物（特許文献１参照）が提供されている。しかし、酸化亜鉛の量が多いと、酸化亜鉛が凝集してしまうので、耐摩耗性が悪化するという問題があった。

これらの問題点を解決すべく、従来から種々の提案がなされているが、加工性、耐摩耗性能およびグリップ性能を高度に両立することができるゴム組成物は、未だに存在しないのが現状である。

特開２００３−５５５０５号公報

本発明は、加工性、耐摩耗性能およびグリップ性能をバランスよく向上したタイヤ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空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本発明は、液状イソプレンゴムを１〜２０重量％含有するゴム成分１００重量部に対して、酸化亜鉛を０．５〜２．０重量部含有するタイヤトレッド用ゴム組成物に関する。

また、本発明は、前記ゴム組成物を用いたトレッドを有する空気入りタイヤに関する。

本発明によれば、液状イソプレンゴムを含有するゴム成分に対し、加硫助剤として酸化亜鉛を所定量含有することにより、加工性、耐摩耗性能およびグリップ性能をバランスよく向上したタイヤ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空気入りタイヤを提供することができる。

本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、液状イソプレンゴム（ＬＩＲ）を含有するゴム成分および酸化亜鉛を含有する。

前記ゴム成分は、液状イソプレンゴム（ＬＩＲ）を含有する。

ＬＩＲとしては、とくに制限はなく、通常ゴム工業で使用されるものを使用することができる。たとえば、株式会社クラレ製のＬＩＲ−３０、株式会社クラレ製のＬＩＲ−５０等があげられる。

ＬＩＲの重量平均分子量（Ｍｗ）は１００００以上が好ましく、１５０００以上がより好ましい。ＬＩＲのＭｗが１００００未満では、ＬＩＲがゴム中を移行しやすく、従来のオイルと同様の性質を示し、グリップ性能の改善効果が少ない傾向がある。また、ＬＩＲのＭｗは８００００以下が好ましく、７００００以下がより好ましい。ＬＩＲのＭｗが８００００をこえると、ＬＩＲによる可塑性の効果を充分に発揮できない傾向がある。

なお、ＬＩＲのＭｗは、例えば、ゲルパーミエーションクロマトグラフ（ＧＰＣ）などを用いてポリスチレン換算で算出する方法により測定することができる。

ゴム成分中のＬＩＲの含有率は１重量％以上、好ましくは２重量％以上である。ＬＩＲの含有率が１重量％未満では、ＬＩＲの配合による加工性の向上が小さく、またグリップ性能および耐摩耗性能の改善効果が充分に得られない。また、ＬＩＲの含有率は２０重量％以下、好ましくは１８重量％以下である。ＬＩＲの含有率が２０重量％をこえると、ゴムの粘着性が高くなり加工性が悪化し、また耐摩耗性能が悪化する。

ゴム成分としては、他にも、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、エポキシ化天然ゴム（ＥＮＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ハロゲン化ブチルゴム（Ｘ−ＩＩＲ）、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）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、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種以上を組み合せて用いてもよい。なかでも、グリップ性能、転がり抵抗および耐摩耗性能をバランスよく向上させることができるという理由から、ＮＲおよびＳＢＲがより好ましい。

天然ゴム（ＮＲ）としては、とくに制限はなく、通常ゴム工業で使用されるものを使用することができる。たとえば、ＲＳＳ♯３、ＴＳＲ２０等があげられる。

ゴム成分中のＮＲの含有率は１０重量％以上が好ましく、１５重量％以上がより好ましい。ＮＲの含有率が１０重量％未満では、耐摩耗性が悪化する傾向がある。また、ＮＲの含有率は８０重量％以下が好ましく、７０重量％以下がより好ましい。ＮＲの含有率が８０重量％をこえると、グリップ性能が低下する傾向がある。

スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）としては、乳化重合により得られるものと溶液重合により得られるものがあげられるが、通常ゴム工業で使用されるものを使用することができ、とくに制限はない。たとえば、日本ゼオン株式会社製のＳＢＲ１５０２、旭化成株式会社製のＥ１５、日本ゼオン株式会社製のＮ９５２０等があげられる。

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％未満では、充分なグリップ性能が得られない傾向がある。また、ＳＢＲの含有率は８０重量％以下が好ましく、７０重量％以下がより好ましい。ＳＢＲの含有率が８０重量％をこえると、耐摩耗性が悪化する傾向がある。

本発明は、前記ＬＩＲを含有するゴム成分に対し、加硫助剤として酸化亜鉛を所定量含有することを特徴とするタイヤトレッド用ゴム組成物である。

酸化亜鉛の配合量は、ゴム成分１００重量部に対して０．５重量部以上、好ましくは０．７重量部以上である。酸化亜鉛の配合量が０．５重量部未満では、加工助剤としての効果が発揮できず、加硫時間が遅くなる。また酸化亜鉛の配合量は２．０重量部以下、好ましくは１．８重量部以下である。酸化亜鉛の配合量が２．０重量部をこえると、耐摩耗性能が悪化する。

本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、さらに、脂肪酸を配合することが好ましい。脂肪酸を配合することで、酸化亜鉛と反応し、ゴム組成物中で脂肪酸亜鉛として存在する。これにより、亜鉛の分散性が向上するという利点がある。

脂肪酸としては、ステアリン酸、オレイン酸などがあげられるが、亜鉛の分散性が良好であるという理由から、ステアリン酸が好ましい。

脂肪酸の配合量は、ゴム成分１００重量部に対して０．５重量部以上が好ましく、０．７重量部以上がより好ましい。脂肪酸の配合量が０．５重量部未満では、亜鉛の分散性の向上効果が小さい傾向がある。また、脂肪酸の配合量は５重量部以下が好ましく、４．５重量部以下がより好ましい。脂肪酸の配合量が５重量部をこえると、ブルーム傾向がある。

本発明では、他にも、カーボンブラックなどの充填剤を配合することができる。

カーボンブラックとしては、とくに制限はなく、従来からゴム工業で使用されるＳ−ＳＡＦ、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦなどのグレードを使用することができる。

カーボンブラックの配合量は、ゴム成分１００重量部に対して１０重量部以上が好ましく、１５重量部以上がより好ましい。カーボンブラックの配合量が１０重量部未満では、グリップ性能および耐摩耗性が悪化する傾向がある。また、カーボンブラックの配合量は１００重量部以下が好ましく、９５重量部以下がより好ましい。カーボンブラックの配合量が１００重量部をこえると、分散性および加工性が悪化する傾向がある。

本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物には、前記ＬＩＲを含むゴム成分、酸化亜鉛、可塑剤、充填剤以外にも、従来からゴム工業で使用される配合剤、例えば、ワックス、老化防止剤、硫黄などの加硫剤、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。

本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、一般的な方法で製造される。すなわち、バンバリーミキサーやニーダー、オープンロールなどで、ＬＩＲを含有するゴム成分、酸化亜鉛および必要に応じて前記配合剤を混練りし、その後加硫することにより、本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物を製造することができる。

本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、加工性、耐摩耗性能およびグリップ性能を高度に向上させることができるという理由から、タイヤ部材のなかでもトレッドとして使用するものである。

本発明の空気入りタイヤは、本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物を用いて、通常の方法により製造することができる。すなわち、必要に応じて前記配合剤を配合した本発明のトレッド用ゴム組成物を未加硫の状態でトレッドの形状に成形し、タイヤ成型機上で他のタイヤ部材とともに貼り合わせ、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することにより、本発明の空気入りタイヤを製造することができる。

実施例に基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制限されるものではない。

以下、実施例および比較例で使用した各種薬品および試験方法をまとめて説明する。
天然ゴム（ＮＲ）：ＲＳＳ＃３
スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）：日本ゼオン株式会社製のＮ９５２０
液状イソプレンゴム（ＬＩＲ）：株式会社クラレ製のＬＩＲ−３０（重量平均分子量：２９０００）
カーボンブラック：三菱化学（株）製のダイヤブラックＳＡ（Ｓ−ＳＡＦ）
芳香族系プロセスオイル：（株）ジャパンエナジー製のプロセスＸ−１４０
ワックス：日本精蝋（株）製のオゾエース０３５５
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）
ステアリン酸：日本油脂（株）製
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製
硫黄：鶴見化学工業（株）製
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）

実施例１〜５および比較例１〜３
（ゴム組成物の作製）
表１に示す配合処方にしたがい、硫黄および加硫促進剤以外の薬品を、１６Ｌバンバリーミキサーを用いて、ゴム排出温度１５０℃でベース練りをし、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、オープンロールを用いて、７０℃の条件下で５分間混練りし、未加硫ゴム組成物を得た。さらに、さらに、得られた未加硫ゴム組成物を１７０℃の条件下で１５分間プレス加硫し、実施例１〜５および比較例１〜３の加硫ゴム組成物を得た。

（ムーニービス指数）
ＪＩＳ Ｋ６３００に準じて、１３０℃で所定の未加硫組成物のムーニー粘度を測定した。測定結果を、比較例１を１００として指数表示した。指数が大きいほど粘度が低く、加工が容易であることを示す。

（摩耗指数）
ランボーン型摩耗試験機を用いて、室温、負荷荷重１．０ｋｇｆ、スリップ率３０％の条件で摩耗量を測定した。摩耗量の逆数を、比較例１を１００として指数表示した。指数が大きいほど耐摩耗性能が高いことを示す。

（グリップ指数）
前記のゴム組成物からなるトレッドを有するサイズ１９５／６５Ｒ１５のタイヤを作製した。このタイヤを用いて、ドライ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。その際における操舵時のコントロールの安定性をテストドライバーが評価し、比較例１を１００として指数表示をした。指数が大きいほどドライ路面におけるグリップ性能が高いことを示す。

前記評価結果を表１に示す。

Claims (2)

1. 液状イソプレンゴムを１〜２０重量％含有するゴム成分１００重量部に対して、
   酸化亜鉛を０．５〜２．０重量部含有するタイヤトレッド用ゴム組成物。
2. 請求項１記載のタイヤトレッド用ゴム組成物を用いたトレッドを有する空気入りタイヤ。