JP2009138157A - タイヤ用ゴム組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】低燃費でウェットグリップ性能を高めたタイヤ用ゴム組成物を提供する。
【解決手段】末端変性ＳＢＲ２０〜５０重量部と、Ｔｇが−３５℃未満のジエン系ゴムとして選定されるＳＢＲ１０〜４０重量部及び天然ゴム１０〜５０重量部でこれらの合計量５０〜８０重量部とからなるジエン系ブレンドゴム１００重量部に対して、窒素吸着比表面積が７０〜９０ｍ²／ｇのカーボンブラック１０〜５０重量部、ＣＴＡＢ吸着比表面積が９５〜１７５ｍ²／ｇで、ＢＥＴ比表面積が１８０ｍ²／ｇ以下のシリカ１０〜６０重量部、及びα−ピネン、β−ピネン、ジペンテン及びリモネンから選ばれる少なくとも一種のテルペンと芳香族化合物を重合させて得られる芳香族変性テルペン樹脂１〜２５重量部を配合してなる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、更に詳細には、低燃費でかつグリップ性能を高めたタイヤ用ゴム組成物に関する。

近年、地球環境の悪化を懸念する風潮から、環境に配慮したタイヤが求められている。環境に配慮したタイヤに必要な性能としては、低燃費であることが最も重要であるが、同時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従来品と同等以上にする必要がある。しかしながら、これら二つの性能は相反するものであるため、その両立は、一般的に難しいものとされている。

従来、タイヤの低燃費性を向上させるために、末端変性ジエン系ゴムを用いることが以下の特許文献１に提案され、また、タイヤのグリップ性能を高めるために、末端変性ＳＢＲや芳香族変性テルペン樹脂などを配合することが以下の特許文献２及び３に提案されている。

特開２００５−３３６３０３号公報 特開平６−６５４１８号公報 特開２００３−２５３０５１号公報

本発明では、燃費を可能な限り低く抑えながら、同時にウェットグリップ性能を向上させたタイヤ用ゴム組成物を提供することを目的とする。

本発明によれば、末端変性ＳＢＲ２０〜５０重量部と、Ｔｇが−３５℃未満のジエン系ゴムとして選定されるＳＢＲ１０〜４０重量部及び天然ゴム１０〜５０重量部でこれらの合計量５０〜８０重量部とからなるジエン系ブレンドゴム１００重量部に対して、窒素吸着比表面積が７０〜９０ｍ²／ｇのカーボンブラック１０〜５０重量部、ＣＴＡＢ吸着比表面積が９５〜１７５ｍ²／ｇで、ＢＥＴ比表面積が１８０ｍ²／ｇ以下のシリカ１０〜６０重量部、及びα−ピネン、β−ピネン、ジペンテン及びリモネンから選ばれる少なくとも一種のテルペンと芳香族化合物を重合させて得られる芳香族変性テルペン樹脂１〜２５重量部を配合してなるタイヤ用ゴム組成物が提供される。

本発明では、低燃費性能と高グリップ性能を同時に満たすタイヤのゴム配合について鋭意探求していたところ、この度、前記配合の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、所定の末端変性スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（末端変性ＳＢＲ）と、Ｔｇが−３５℃未満のＳＢＲおよび天然ゴムとからなるジエン系ブレンドゴムに対して、所定の窒素吸着比表面積を有するカーボンブラック、所定のＣＴＡＢ吸着比表面積、ＢＥＴ比表面積を有するシリカ、及び所定の芳香族変性テルペン樹脂をそれぞれ所定量配合してなるタイヤ用ゴム組成物を得ることによって、上記低燃費性と高グリップ性能との両立が図られたタイヤ用ゴム組成物としたものである。

本発明のタイヤ用ゴム組成物のゴム成分に用いられるＴｇが−３５℃未満のＳＢＲ及び天然ゴムとしては、ＳＢＲ１０〜４０重量部と天然ゴム１０〜５０重量部の配合量でかつこれらのゴムが全ゴム成分中５０〜８０重量部、好ましくは５０〜７５重量部の配合量で使用される。天然ゴムは、これを前記所定量の範囲内で配合使用するとゴム組成物の耐摩耗性が向上し、また樹脂とポリマーの相溶性が向上することによりウェットグリップ性能の向上が図られる。

また、本発明のタイヤ用ゴム組成物の上記ゴム成分に用いられる末端変性ＳＢＲとしては、ＳＢＲの分子末端部分に水酸基、Ｎ−アルキル置換アミノケトン基、又はＮ−アルキル置換アミノチオケトン基を導入した末端変性ＳＢＲが有効に使用される。かかる末端変性ＳＢＲをジエン系ゴムに配合することによって、カーボンブラックやシリカの分散性が良好となり、ゴム組成物のウェットグリップ性能が向上する。当該末端変性ＳＢＲは、全ゴム成分中２０〜５０重量部、好ましくは２５〜５０重量部の配合量で使用される。これらの配合量が２０重量部未満では、所望のウェットグリップ性能が得られないので好ましくなく、逆に５０重量部を超えると、転がり抵抗を増大させることになるので好ましくない。

本発明のタイヤ用ゴム組成物に使用されるカーボンブラックとしては、ＪＩＳ Ｋ６２１７−２に準じて測定した窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が７０〜９０ｍ²／ｇであるカーボンブラックが、１０〜５０重量部、好ましくは２０〜４５重量部の配合量で用いられる。Ｎ₂ＳＡがこの範囲にあるカーボンブラックを用いると、本発明のタイヤ用ゴム組成物における転がり抵抗の低減が可能となるので好ましい。これらの配合量が１０重量部未満であると、ゴムの補強性が不十分となり、逆に５０重量部を超えると、転がり抵抗の悪化を招くので好ましくない。

また、本発明のタイヤ用ゴム組成物に使用されるシリカとしては、ＪＩＳ Ｋ６２１７−３に準じて測定したＣＴＡＢ吸着比表面積が９５〜１７５ｍ²／ｇであり、ＡＳＴＭ Ｄ１９９３−０３に準じて測定したＢＥＴ比表面積が１８０ｍ²／ｇ以下、好ましくは２０〜１８０ｍ²／ｇであるシリカが、１０〜６０重量部、好ましくは１０〜４５重量部の配合量で用いられる。ＣＴＡＢ吸着比表面積及びＢＥＴ比表面積がこの範囲にあるシリカを用いると、本発明のタイヤ用ゴム組成物における転がり抵抗の低減が可能となるので好ましい。シリカの配合量が６０重量部を超えると、転がり抵抗が増大するため好ましくない。

前記したシリカに求められる特性及びジエン系ブレンドゴムとの分散性（シリカは、ゴムポリマーとの親和性に乏しく、またゴム中でシリカ同士がシラノール基を通して水素結合を生成し、シリカのゴム中への分散性を低下させる性質を有する）を高めるために、シランカップリング剤が、シリカ重量に対して２〜１５重量％、好ましくは５〜１０重量％の割合で用いるのがよい。かかるシランカップリング剤としては、シリカ表面のシラノール基と反応するアルコキシシリル基とゴムポリマーと反応する硫黄連鎖を有するポリスルフィド系シランカップリング剤、例えば、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（３−トリメ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）ジスルフィド等が好んで用いられる。シランカップリング剤の使用割合が２重量％よりも少ないと、シリカに求められる特性やジエン系ブレンドゴムとの分散性が十分に発揮されず、逆に１５重量％よりも多いと、加工性が悪化するので好ましくない。

また、本発明のタイヤ用ゴム組成物に配合して用いられる芳香族変性テルペン樹脂としては、α−ピネン、β−ピネン、ジペンテン、リモネンなどのテルペンと、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、インデンなどの芳香族化合物とを重合させて得られる芳香族変性テルペン樹脂が有効に使用される。当該芳香族化合物の芳香族変性テルペン樹脂中での含有量は、１０〜５０重量％であることが好ましい。かかる芳香族変性テルペン樹脂を前記所定のジエン系ブレンドゴムに配合することによって、当該樹脂とジエン系ブレンドゴムとの相溶性が一層良好となるため、ゴム組成物のウェットグリップ性能が向上する。当該芳香族変性テルペン樹脂は、１〜２５重量部、好ましくは３〜２５重量部の配合量で使用される。この配合量が１重量部未満では、所望のウェットグリップ性能が得られないので好ましくなく、逆に２５重量部を超えると、転がり抵抗が増加するため好ましくない。

本発明の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、プロセスオイル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、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。

サンプルの調製
表１に示す配合（重量部）に従って、硫黄及び加硫促進剤を除くゴム、カーボンブラックなどの各配合成分を１.７ＬのＢ型バンバリーミキサーに装填して５分間混合し、得られたマスターバッチに対し、硫黄と加硫促進剤を配合してオープンロールにて混練することでゴム組成物を得た。次いで、このゴム組成物を所定の金型中で、１６０℃、２０分間プレス加硫して試験サンプル（ゴムシート）を作製し、以下の試験に供した。

試験方法
１）ウェットグリップ性能： ＪＩＳ Ｋ６３９４に準拠して、（株）東洋精機製作所製の粘弾性スペクトロメーターを用いて、初期歪＝１０％、振幅＝±２％、周波数＝２０Ｈｚの条件下でｔａｎδ（０℃）を測定し、この値をもってウェットグリップ性能を評価した。結果は、比較例１を１００として指数で示した。指数が大きい程、ウェットグリップ性能が良好であることを示す。
２）転がり抵抗性： ＪＩＳ Ｋ６３９４に準拠して、（株）東洋精機製作所製の粘弾性スペクトロメーターを用いて、初期歪＝１０％、振幅＝±２％、周波数＝２０Ｈｚの条件下でｔａｎδ（６０℃）を測定し、この値をもって転がり抵抗性を評価した。結果は、比較例１を１００として指数で示した。指数が小さい程、転がり抵抗性が良好、即ち低燃費性能が良好であることを示す。

３）３００％モジュラス： ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠して、３号ダンベルにて２ｍｍのゴムシートを打ち抜き、５００ｍｍ／分の引張速度にて３００％モジュラスを測定した。結果は、比較例１を１００として指数で示した。指数が大きい程、補強性能に優れていることを示す。
４）カーボン分散： ＡＳＴＭ Ｄ２６６３に準拠して、ＯＰＴＩ ＧＲＡＤＥ社製ＤＩＳＰＥＲＧＲＡＤＥＲ １０００を用いて測定した。結果は、比較例１を１００として指数で示した。指数が大きい程、カーボンブラックの分散性に優れていることを示す。

実施例１〜４及び比較例１〜９
本発明の結果を、以下の表１に示す。

１）：Nipol NS116 (日本ゼオン製）
２）：Nipol 1502（日本ゼオン製）
３）：ＴＳＲ ２０
４）：シ−スト N（東海カーボン製）
５）：シースト 7HM（東海カーボン製）
６）：Ultrasil VN3G(デグッサ製)
７）：Nipsil AQ（東ソー・シリカ製）
８）：YSレジン TO125 （ヤスハラケミカル製）
９）：YSレジン PX200（ヤスハラケミカル製）
１０）：酸化亜鉛３種（正同化学工業製）
１１）：ビーズステアリン酸（日本油脂製）
１２）：サントフレックス 6PPD（フレキシス製）
１３）：サンノック（大内新興化学工業製）
１４）：エキストラクト４号Ｓ（昭和シェル石油製）
１５）：Si69（デグッサ製）
１６）：金華印油入微粉硫黄（鶴見化学工業製）
１７）：ノクセラー CZ-G（大内新興化学工業製）

表１の結果によれば、本発明によるゴム組成物では、ウェットグリップ性能及び転がり抵抗（低燃費性能）が共に向上し、これらの両立が図られていることが判る。

Claims (3)

1. 末端変性ＳＢＲ２０〜５０重量部と、Ｔｇが−３５℃未満のジエン系ゴムとして選定されるＳＢＲ１０〜４０重量部及び天然ゴム１０〜５０重量部でこれらの合計量５０〜８０重量部とからなるジエン系ブレンドゴム１００重量部に対して、窒素吸着比表面積が７０〜９０ｍ²／ｇのカーボンブラック１０〜５０重量部、ＣＴＡＢ吸着比表面積が９５〜１７５ｍ²／ｇで、ＢＥＴ比表面積が１８０ｍ²／ｇ以下のシリカ１０〜６０重量部、及びα−ピネン、β−ピネン、ジペンテン及びリモネンから選ばれる少なくとも一種のテルペンと芳香族化合物を重合させて得られる芳香族変性テルペン樹脂１〜２５重量部を配合してなるタイヤ用ゴム組成物。
2. 前記末端変性ＳＢＲの末端変性基が、水酸基、Ｎ−アルキル置換アミノケトン基、Ｎ−アルキル置換アミノチオケトン基である、請求項１に記載のタイヤ用ゴム組成物。
3. 前記芳香族変性テルペン樹脂の変性に使われる芳香族化合物が、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、インデンから選ばれる少なくとも一つである、請求項１又は２に記載のタイヤ用ゴム組成物。