JP2010001426A - タイヤトレッド用ゴム組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェットグリップ性能及び走行初期からのドライグリップ性能を向上し、そのドライグリップ性能を長く維持することを可能にするゴム組成物を提供する。
【解決手段】少なくとも１種類のスチレンブタジエンゴムを含むスチレンブタジエンゴム１００重量部に対し、シリカを８０〜１５０重量部、カーボンブラックを１０〜７０重量部配合すると共に、前記シリカとカーボンブラックとの合計量を１００〜１７０重量部、特定のチウラム系加硫促進剤を０．１重量部以上、１．０重量部未満配合したゴム組成物であり、前記スチレンブタジエンゴムの平均ガラス転移温度Ｔｇが−１９℃〜−５℃であり、その平均ガラス転移温度Ｔｇとシリカ配合量Ｆｓ［重量部］及びカーボンブラック配合量Ｆｃ［重量部］との関係が、−１２≦Ｔｇ×（Ｆｓ／（Ｆｓ＋Ｆｃ））≦−８ という関係を満たすことを特徴とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、タイヤトレッド用ゴム組成物に関し、更に詳しくは、ウェットグリップ性能及び走行初期からのドライグリップ性能を向上すると共に、そのドライグリップ性能を長く維持することを可能にするタイヤトレッド用ゴム組成物に関する。

特に競技用タイヤのトレッドを構成するゴム組成物は、高速走行時におけるウェットグリップ性能とドライグリップ性能との両立を高いレベルで達成することが要求されている。従来、ウェットグリップ性能については、タイヤトレッド用ゴム組成物にシリカを多量に配合することにより向上させることが知られている。しかし、シリカを多量に配合したゴム組成物は、ウェットグリップ性能の向上には寄与するが、発熱性が低いため競技用タイヤのドライグリップ性能が十分に得られないという問題があった。カーボンブラック等の充填剤を多量に配合することで発熱性を上げ、ドライグリップ性能を上げることはできるが、高速走行が長時間になるとゴムの剛性低下により、ドライグリップ性能が徐々に低下していくという問題がある。

この対策として、ガラス転移温度が高いスチレンブタジエンゴムを配合することにより発熱性を大きくしドライグリップ性能を向上することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかし、ガラス転移温度が高いスチレンブタジエンゴムを配合すると、発熱性が大きくなるが、十分発熱するまではゴムの剛性が高いため走行初期のドライグリップ性能が十分に得られないという問題があった。

したがって、高いウェットグリップ性能及び走行初期からの高いドライグリップ性能と共に、その高いレベルのドライグリップ性能を長く維持することを可能にすることが課題になっている。
特開２００７−２７００４０号公報

本発明の目的は、ウェットグリップ性能及び走行初期からのドライグリップ性能を向上すると共に、そのドライグリップ性能を長く維持することを可能にするタイヤトレッド用ゴム組成物を提供することにある。

上記目的を達成する本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、少なくとも１種類のスチレンブタジエンゴムを含むスチレンブタジエンゴム１００重量部に対し、シリカを８０〜１５０重量部、カーボンブラックを１０〜７０重量部配合すると共に、前記シリカとカーボンブラックとの合計量を１００〜１７０重量部、テトラキス（２−エチルヘキシル）チウラムジスルフィド、テトラベンジルチウラムジスルフィドから選ばれるチウラム系加硫促進剤を０．１重量部以上、１．０重量部未満配合したゴム組成物であり、前記スチレンブタジエンゴムの平均ガラス転移温度Ｔｇが−１９℃〜−５℃であり、その平均ガラス転移温度Ｔｇとシリカ配合量Ｆｓ及びカーボンブラック配合量Ｆｃとが下記式（１）の関係を満たすことを特徴とする。
−１２ ≦ Ｔｇ×（Ｆｓ／（Ｆｓ＋Ｆｃ）） ≦ −８ （１）
（式中、Ｔｇはスチレンブタジエンゴムの平均ガラス転移温度［℃］、Ｆｓはスチレンブタジエンゴム１００重量部に対するシリカ配合量［重量部］、Ｆｃはスチレンブタジエンゴム１００重量部に対するカーボンブラック配合量［重量部］である。）

前記チウラム系加硫促進剤は、テトラベンジルチウラムジスルフィドであるとよい。このタイヤトレッド用ゴム組成物は、競技用タイヤに使用するのがよい。

本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、平均ガラス転移温度Ｔｇが−１９℃〜−５℃のスチレンブタジエンゴム１００重量部に対し、シリカが８０〜１５０重量部、カーボンブラックが１０〜７０重量部であると共に、前記シリカとカーボンブラックとの合計量を１００〜１７０重量部、特定のチウラム系加硫促進剤０．１重量部以上１．０重量部未満を配合したことにより、ウェットグリップ性能とドライグリップ性能との両立を高いレベルで達成することができる。特に、スチレンブタジエンゴムの平均ガラス転移温度Ｔｇとシリカ及びカーボンブラックの合計量に対するシリカ配合量の比との積を−８以下とすることにより、ウェットグリップ性能及び走行初期からのドライグリップ性能を向上することができるようにする。また、上述した積の値を−１２以上とすることにより、上述したドライグリップ性能を長く持続することができる。

本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物において、ゴム成分は少なくとも１種類のスチレンブタジエンゴムを含むスチレンブタジエンゴムであり、スチレンブタジエンゴムを単独で配合しても複数のスチレンブタジエンゴムのブレンドを配合してもよい。また、スチレンブタジエンゴムは、溶液重合スチレンブタジエンゴム、乳化重合スチレンブタジエンゴムのいずれでもよい。

本発明で使用する少なくとも１種類のスチレンブタジエンゴムを含むスチレンブタジエンゴムは、平均ガラス転移温度Ｔｇが−１９℃〜−５℃、好ましくは−１４℃〜−１０℃である。スチレンブタジエンゴムの平均ガラス転移温度Ｔｇが−１９℃より低いと、発熱が低くなり、高いグリップ性能が得られない。また、スチレンブタジエンゴムの平均ガラス転移温度Ｔｇが−５℃を超えると、ゴムが発熱するまでに時間がかかり走行初期のドライグリップ性能を高くすることができない。

ここで、平均ガラス転移温度Ｔｇは、単独のスチレンブタジエンゴムを配合するときは、そのガラス転移温度とし、複数のスチレンブタジエンゴムのブレンドを配合するときは、各スチレンブタジエンゴムのガラス転移温度と、それぞれの配合比率の積の和とする。すなわち、ｎ種類のスチレンブタジエンゴムを配合するとき、ｉ番目のスチレンブタジエンゴムのガラス転移温度をＴｉ［℃］（ｉ＝１〜ｎの整数）とし、ｉ番目のスチレンブタジエンゴムの配合量［重量部］をＷｉ（ｉ＝１〜ｎの整数、ただしΣＷｉ＝１００［重量部］）とすると、平均ガラス転移温度Ｔｇ［℃］は、下記式（２）により求める。
Ｔｇ＝Σ（Ｔｉ×Ｗｉ／１００） （２）

また、スチレンブタジエンゴムのガラス転移温度は、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）により１０℃／分の昇温速度条件によりサーモグラムを測定し、転移域の中点の温度とする。なお、スチレンブタジエンゴムが油展品である場合には、オイルを除いた原料ゴムのガラス転移温度とする。

本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、シリカを配合することによりウェットグリップ性能を向上させる。シリカの配合量は、スチレンブタジエンゴム１００重量部に対し８０〜１５０重量部、好ましくは９０〜１２０重量部である。シリカ配合量が８０重量部未満であるとウェットグリップ性能が低下する。また、シリカ配合量が１５０重量部を超えると、ゴムの発熱が低下しドライグリップ性能が低下する。

本発明で使用するシリカとしては、通常トレッド用ゴム組成物に配合されるシリカ、例えば湿式法シリカ、乾式法シリカあるいは表面処理シリカなどを使用することができる。また、スチレンブタジエンゴムのシリカによる補強性を得るためにシランカップリング剤を共に配合することが好ましい。

また、タイヤトレッド用ゴム組成物は、カーボンブラックを配合することによりゴム剛性を大きくすると共に発熱性を高くしドライグリップ性能を高くする。カーボンブラックの配合量は、スチレンブタジエンゴム１００重量部に対し１０〜７０重量部、好ましくは３０〜５０重量部である。カーボンブラック配合量が１０重量部未満であるとゴム剛性及びドライグリップ性能が不足する。また、カーボンブラック配合量が７０重量部を超えると、発熱によるゴムの剛性低下が起きやすくなり、ドライグリップ性能の持続性が低くなる。

本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、シリカとカーボンブラックの合計量を、スチレンブタジエンゴム１００重量部に対し１００〜１７０重量部、好ましくは１２０〜１５０重量部にする。シリカとカーボンブラックの合計量が１００重量部未満であると発熱性が低く、ドライグリップ性能、ウェットグリップ性能が共に低くなる。また、シリカとカーボンブラックの合計量が１７０重量部を超えると、発熱によるゴムの剛性低下が起こり、ドライグリップ性能の持続性が低くなる。

本発明では、スチレンブタジエンゴムの平均ガラス転移温度Ｔｇ［℃］とシリカ配合量Ｆｓ及びカーボンブラック配合量Ｆｃとの関係が下記式（１）を満たす。
−１２ ≦ Ｔｇ×（Ｆｓ／（Ｆｓ＋Ｆｃ）） ≦ −８ （１）
（式中、Ｆｓはスチレンブタジエンゴム１００重量部に対するシリカ配合量［重量部］、Ｆｃはスチレンブタジエンゴム１００重量部に対するカーボンブラック配合量［重量部］である。）

スチレンブタジエンゴムの平均ガラス転移温度Ｔｇとシリカ及びカーボンブラックの合計量（Ｆｓ＋Ｆｃ）に対するシリカ配合量（Ｆｓ）の比（Ｆｓ／（Ｆｓ＋Ｆｃ））との積（Ｔｇ×Ｆｓ／（Ｆｓ＋Ｆｃ））が−１２より小さいと、発熱によるゴムの剛性低下が起きやすくなり、ドライグリップ性能を長く持続することができない。また、ウェットグリップ性能とドライグリップ性能とのバランスが悪くなる。すなわち、シリカ配合比が大きく、平均ガラス転移温度Ｔｇが低いとウェットグリップ性能とドライグリップ性能とを両立することができない。

また、上述した積（Ｔｇ×Ｆｓ／（Ｆｓ＋Ｆｃ））が−８より大きいと、ウェットグリップ性能が低下すると共に、走行初期からのドライグリップ性能を向上することができない。すなわち、シリカ配合比が小さく、平均ガラス転移温度Ｔｇが高いとドライ走行時にゴムが発熱するまでに時間がかかり走行初期のドライグリップ性能が低くなる。

本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、チウラム系加硫促進剤を配合することにより、ドライ走行時の発熱によるゴムの剛性低下を抑制しドライグリップ性能の持続性を長くする。チウラム系加硫促進剤の配合量は、スチレンブタジエンゴム１００重量部に対し０．１重量部以上、１．０重量部未満、好ましくは０．３〜０．８重量部である。チウラム系加硫促進剤の配合量が０．１重量部未満であると発熱によるゴムの剛性低下を抑制しドライグリップ性能を長く持続することができない。また、チウラム系加硫促進剤の配合量が１．０重量部以上であると、ウェットグリップ性能及びドライグリップ性能が低下する。また、押出し加工時にゴム焼けが起こりやすくなる。

本発明で使用するチウラム系加硫促進剤は、テトラキス（２−エチルヘキシル）チウラムジスルフィド、テトラベンジルチウラムジスルフィドから選ばれる少なくとも１種である。なかでもテトラベンジルチウラムジスルフィドが好ましく、優れたドライグリップ性能を長く持続することができ、高いウェットグリップ性能との両立を図ることができる。

本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物には、シリカ、カーボンブラック以外の無機充填剤を配合してもよい。無機充填剤としては、例えば、クレー、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、マイカ、タルク等を例示することができる。また、ゴム組成物には、加硫剤、チウラム系加硫促進剤を除く加硫促進剤、老化防止剤、可塑剤、カップリング剤などのゴム組成物に一般的に使用され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ゴム組成物とし、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。本発明のゴム組成物は、公知のゴム用混練機械、例えば、バンバリーミキサー、ニーダー、ロール等を使用して、上記各成分を混合することによって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、競技用タイヤや一般用の高性能タイヤのトレッド部に使用するのが好適である。このタイヤトレッド用ゴム組成物を使用してトレッド部を構成した空気入りタイヤは、ウェットグリップ性能とドライグリップ性能とを高いレベルで両立することに加え、走行初期からのドライグリップ性能が優れると共に、優れたドライグリップ性能の高い持続性を可能にすることができる。

以下に、実施例を挙げて本発明を説明するが、これにより本発明の範囲が制限を受けるものではない。

表１に示す配合からなる９種類のゴム組成物（実施例１〜３、比較例１〜６）を、それぞれチウラム系加硫促進剤、硫黄及び加硫促進剤を除く配合成分を秤量し、１６Ｌのバンバリーミキサーで１０分間混練し、温度１６０℃でマスターバッチを放出し室温冷却した。このマスターバッチを１６Ｌのバンバリーミキサーで、チウラム系加硫促進剤、硫黄及び加硫促進剤を加え混合し、タイヤトレッド用ゴム組成物を調製した。得られた９種類のゴム組成物からなる押出成形体を使用しトレッド部を構成したタイヤサイズ１９５／５５Ｒ１５の競技用空気入りタイヤを製作した。

得られた空気入りタイヤを、それぞれサイズ１５×６Ｊのリムに組み、空気圧１５０ｋＰａとし、競技車両に装着し、テストドライバーがウェット条件のサーキットコース（１周２ｋｍ）を５周及びドライ条件のサーキットコース（１周２ｋｍ）を１０周走行させたときの周回毎のラップタイムを計測し、下記の判定方法によりウェットグリップ性能、走行初期のドライグリップ性能（走行前半のドライグリップ性能）及びドライグリップ性能の持続性（走行後半のドライグリップ性能）を評価し、得られた結果を表１に示した。

ウェットグリップ性能
ウェット条件のサーキットコースを５周連続走行したときの５ラップ平均タイムを、比較例１の空気入りタイヤの平均タイムを基準タイムとし、以下の判定基準により評価した。評点が高いほどウェットグリップ性能が優れることを意味する。
５：平均ラップタイムが、基準タイムより０．５秒以上速い。
４：平均ラップタイムが、基準タイムより０．２秒以上０．５秒未満速い。
３：平均ラップタイムと基準タイムとの差が０．２秒未満の範囲内にある。
２：平均ラップタイムが、基準タイムより０．２秒以上０．５秒未満遅い。
１：平均ラップタイムが、基準タイムより０．５秒以上遅い。

走行初期のドライグリップ性能（走行前半のドライグリップ性能）
ドライ条件のサーキットコースを１０周連続走行したときの１〜３ラップの平均タイムを、比較例１の空気入りタイヤの平均タイムを基準タイムとし、以下の判定基準により評価した。評点が高いほど走行初期からのドライグリップ性能が優れることを意味する。
５：平均ラップタイムが、基準タイムより０．５秒以上速い。
４：平均ラップタイムが、基準タイムより０．２秒以上０．５秒未満速い。
３：平均ラップタイムと基準タイムとの差が０．２秒未満の範囲内にある。
２：平均ラップタイムが、基準タイムより０．２秒以上０．５秒未満遅い。
１：平均ラップタイムが、基準タイムより０．５秒以上遅い。

ドライグリップ性能の持続性（走行後半のドライグリップ性能）
ドライ条件のサーキットコースを１０周連続走行したときの８〜１０ラップの平均タイムを、比較例１の空気入りタイヤの平均タイムを基準タイムとし、以下の判定基準により評価した。評点が高いほどドライグリップ性能の持続性が優れることを意味する。
５：平均ラップタイムが、基準タイムより０．５秒以上速い。
４：平均ラップタイムが、基準タイムより０．２秒以上０．５秒未満速い。
３：平均ラップタイムと基準タイムとの差が０．２秒未満の範囲内にある。
２：平均ラップタイムが、基準タイムより０．２秒以上０．５秒未満遅い。
１：平均ラップタイムが、基準タイムより０．５秒以上遅い。

なお、表１，２において使用した原材料の種類を下記に示す。
ＳＢＲ１：スチレン−ブタジエンゴム、Ｔｇ＝−３１℃（旭化成社製Ｔｕｆｄｅｎｅ３３３５、原料ゴム１００重量部に対しアロマオイル３７．５重量部添加の油展品）
ＳＢＲ２：スチレン−ブタジエンゴム、Ｔｇ＝−１８℃（旭化成社製Ｔｕｆｄｅｎｅ４３５０、原料ゴム１００重量部に対しアロマオイル５０重量部添加の油展品）
ＳＢＲ３：スチレン−ブタジエンゴム、Ｔｇ＝−６℃（日本ゼオン社製Ｎｉｐｏｌ ＮＳ４１２、原料ゴム１００重量部に対しアロマオイル５０重量部添加の油展品）
カーボンブラック：東海カーボン社製シースト９
シリカ：ローディア社製Ｚｅｏｓｉｌ １６５ＭＰ
シランカップリング剤：Ｄｅｇｕｓｓａ社製Ｓｉ６９
ＤＥＧ：ジエチレングリコール、丸善石油化学社製ジエチレングリコール
アロマオイル：三共油化工業社製Ａ／Ｏ ＭＩＸ
老化防止剤：ＦＬＥＸＳＹＳ社製ＳＡＮＴＯＦＬＥＸ ６ＰＰＤ
亜鉛華：正同化学工業社製酸化亜鉛３種
ステアリン酸：日油社製ビーズステアリン酸ＹＲ
ＴＯＴ−Ｎ：テトラキス（２−エチルヘキシル）チウラムジスルフィド、大内新興化学工業社製ノクセラー ＴＯＴ−Ｎ
ＴＢｚＴＤ：テトラベンジルチウラムジスルフィド、ＦＬＥＸＳＹＳ社製ＰＥＲＫＡＣＩＴ ＴＢｚＴＤ
加硫促進剤：大内新興化学工業社製ノクセラー ＣＺ−Ｇ
硫黄：鶴見化学工業社製金華印油入微粉硫黄

Claims (3)

1. 少なくとも１種類のスチレンブタジエンゴムを含むスチレンブタジエンゴム１００重量部に対し、シリカを８０〜１５０重量部、カーボンブラックを１０〜７０重量部配合すると共に、前記シリカとカーボンブラックとの合計量を１００〜１７０重量部、テトラキス（２−エチルヘキシル）チウラムジスルフィド、テトラベンジルチウラムジスルフィドから選ばれるチウラム系加硫促進剤を０．１重量部以上、１．０重量部未満配合したゴム組成物であり、前記スチレンブタジエンゴムの平均ガラス転移温度Ｔｇが−１９℃〜−５℃であり、その平均ガラス転移温度Ｔｇとシリカ配合量Ｆｓ及びカーボンブラック配合量Ｆｃとが下記式（１）の関係を満たすタイヤトレッド用ゴム組成物。
   −１２ ≦ Ｔｇ×（Ｆｓ／（Ｆｓ＋Ｆｃ）） ≦ −８ （１）
   （式中、Ｔｇはスチレンブタジエンゴムの平均ガラス転移温度［℃］、Ｆｓはスチレンブタジエンゴム１００重量部に対するシリカ配合量［重量部］、Ｆｃはスチレンブタジエンゴム１００重量部に対するカーボンブラック配合量［重量部］である。）
2. 前記チウラム系加硫促進剤が、テトラベンジルチウラムジスルフィドである請求項１に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
3. 競技用タイヤに使用する請求項１又は２に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。