JP2010106214A

JP2010106214A - タイヤ用ゴム組成物

Info

Publication number: JP2010106214A
Application number: JP2008282193A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Maejima; 圭介前島
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2008-10-31
Filing date: 2008-10-31
Publication date: 2010-05-13

Abstract

【課題】スチレン−アクリロニトリル−ブタジエン三元共重合体を含むタイヤ用ゴム組成物において、耐摩耗性を維持しながら、ウェット性能を向上するようにしたタイヤ用ゴム組成物を提供する。
【解決手段】ジエン系ゴムを９１〜９９重量％と、スチレン−アクリロニトリル−ブタジエン三元共重合体を１〜９重量％とからなるゴム成分１００重量部に対し、カーボンブラック及びシリカから選ばれる少なくとも１種を３０〜１２０重量部配合したゴム組成物であって、前記ジエン系ゴムのガラス転移温度が−１１０℃〜−５０℃であり、前記スチレン−アクリロニトリル−ブタジエン三元共重合体のガラス転移温度を、前記ジエン系ゴムのガラス転移温度より３０℃以上高くしたことを特徴とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、タイヤ用ゴム組成物に関し、さらに詳しくは、耐摩耗性を維持しながらウェット性能を向上するようにしたタイヤ用ゴム組成物に関する。

近年、自動車の安全走行への関心の高まりに伴い、空気入りタイヤの性能についても湿潤路面での操縦安定性や制動性能などのウェット性能を向上させる要求が高くなっている。ウェット性能の指標としては、０℃のｔａｎδを大きくすることによりウェットグリップ性が向上することが知られている。一般に、タイヤ用ゴム組成物におけるウェット性能を向上させる手段としては、ガラス転移温度が高いゴム成分を配合することにより、ｔａｎδ（０℃）を大きくすることが多い。しかし、ガラス転移温度が高いゴム成分を配合した場合には、ｔａｎδ（０℃）が大きくなるものの、耐摩耗性が悪化するという問題があった。

このためウェット性能と耐摩耗性とを兼備させる対策として、特許文献１は、スチレン−アクリロニトリル−ブタジエン三元共重合体を１０重量％以上含むゴム成分とカーボンブラック及び／又はシリカとを含むゴム組成物をトレッドゴムに用いた空気入りタイヤを提案している。しかし、この空気入りタイヤでは、ウェット性能は向上するものの耐摩耗性が悪化するという問題があり、必ずしも十分な対策とは言えなかった。
特開２００３−２４６８８５号公報

本発明の目的は、スチレン−アクリロニトリル−ブタジエン三元共重合体を含むタイヤ用ゴム組成物において、耐摩耗性を維持しながら、ウェット性能を向上するようにしたタイヤ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用ゴム組成物は、ジエン系ゴムを９１〜９９重量％と、スチレン−アクリロニトリル−ブタジエン三元共重合体を１〜９重量％とからなるゴム成分１００重量部に対し、カーボンブラック及びシリカから選ばれる少なくとも１種を３０〜１２０重量部配合したゴム組成物であって、前記ジエン系ゴムのガラス転移温度が−１１０℃〜−５０℃であり、前記スチレン−アクリロニトリル−ブタジエン三元共重合体のガラス転移温度を、前記ジエン系ゴムのガラス転移温度より３０℃以上高くしたことを特徴とする。

前記スチレン−アクリロニトリル−ブタジエン三元共重合体は、ガラス転移温度が−５０℃〜−１０℃であるとよい。

このタイヤ用ゴム組成物は、空気入りタイヤのトレッド部を構成するのに好適である。

本発明のタイヤ用ゴム組成物は、ゴム成分として、ガラス転移温度が−１１０℃〜−５０℃であるジエン系ゴムを９１〜９９重量％含むと共に、ジエン系ゴムのガラス転移温度より３０℃以上高いガラス転移温度をもつスチレン−アクリロニトリル−ブタジエン三元共重合体を１〜９重量％含むようにしたので、耐摩耗性の低下を可及的に小さくしながら、ｔａｎδ（０℃）を大きくしウェット性能を向上することができる。また、上記のゴム成分１００重量部に対し、カーボンブラック及びシリカから選ばれる少なくとも１種を３０〜１２０重量部配合するようにしたので、耐摩耗性とウェット性能とを高いレベルで維持することができる。

本発明のタイヤ用ゴム組成物において、ゴム成分は、ジエン系ゴムとスチレン−アクリロニトリル−ブタジエン三元共重合体とを含む。ジエン系ゴムは、耐摩耗性、特に低温条件下における耐摩耗性を確保する作用効果を行う。本発明で使用するジエン系ゴムは、ガラス転移温度を−１１０℃〜−５０℃、好ましくは−９０℃〜−６０℃にする。ジエン系ゴムのガラス転移温度が−５０℃より高いと、タイヤ用ゴム組成物の耐摩耗性を十分に確保することができない。また、ジエン系ゴムのガラス転移温度が−１１０℃より低いと、特殊なジエン系ゴムが必要になり原材料コストが高くなる。なお、本発明において、ガラス転移温度は、ＪＩＳＫ７１２１に準拠し、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）により２０℃／分の昇温速度条件によりサーモグラムを測定し、中間点ガラス転移温度を求めるものとする。

ゴム成分におけるジエン系ゴムの配合量は９１〜９９重量％、好ましくは９４〜９７重量％にする。ジエン系ゴムの配合量が９１重量％未満であると、耐摩耗性が悪化する。また、ジエン系ゴムの配合量が９９重量％を超えると、ウェット性能を向上することができない。

このようなジエン系ゴムとしては、特に制限されるものではなく、例えば天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、ブチルゴム等の中からガラス転移温度が−１１０℃〜−５０℃のものを選択すればよい。好ましくはスチレン−ブタジエンゴム、天然ゴム、ブタジエンゴムがよい。これらジエン系ゴムは、単独又は任意のブレンドとして使用することができる。なお、複数のジエン系ゴムをブレンドして使用する場合には、混合物のガラス転移温度の実測値又は混合物を構成する各ジエン系ゴムのガラス転移温度及び重量比に基づいて算出されるガラス転移温度の平均値が、−１１０℃〜−５０℃の範囲内にあればよい。

本発明のタイヤ用ゴム組成物で使用するスチレン−アクリロニトリル−ブタジエン三元共重合体は、ゴム組成物のｔａｎδ（０℃）を大きくし、ウェット性能、特にウェットグリップ性能を向上する作用効果を行う。スチレン−アクリロニトリル−ブタジエン三元共重合体は、ガラス転移温度が、上述したジエン系ゴムのガラス転移温度より、３０℃以上高いもの、好ましくは３０℃〜１００℃高いものを使用する。スチレン−アクリロニトリル−ブタジエン三元共重合体のガラス転移温度を、ジエン系ゴムのガラス転移温度より３０℃以上高くすることにより、スチレン−アクリロニトリル−ブタジエン三元共重合体の配合量が少なくても、大きくゴム組成物のｔａｎδ（０℃）を大きくする効果が得られる。また、スチレン−アクリロニトリル−ブタジエン三元共重合体を配合しても耐摩耗性の悪化を可及的に小さくすることができる。

本発明において使用するスチレン−アクリロニトリル−ブタジエン三元共重合体は、ガラス転移温度が、好ましくは−５０℃〜−１０℃、より好ましくは−４０℃〜−１０℃にするとよい。スチレン−アクリロニトリル−ブタジエン三元共重合体のガラス転移温度が−５０℃より低いと、ゴム組成物のｔａｎδ（０℃）を大きくする効果が得られず、ウェット性能を向上することができない。また、スチレン−アクリロニトリル−ブタジエン三元共重合体のガラス転移温度が−１０℃より高いと、ゴム組成物の耐摩耗性、低発熱性能が不足する。

ゴム成分におけるスチレン−アクリロニトリル−ブタジエン三元共重合体の配合量は１〜９重量％、好ましくは３〜６重量％にする。ジエン系ゴムの配合量が１重量％未満であると、ｔａｎδ（０℃）を大きくしてウェット性能を向上することができない。また、ジエン系ゴムの配合量が９重量％を超えると、耐摩耗性が悪化する。

本発明のタイヤ用ゴム組成物は、カーボンブラック及びシリカから選ばれる少なくとも１種を配合することにより、耐摩耗性とウェット性能とを兼備することができる。カーボンブラック及びシリカの配合量は、ジエン系ゴムとスチレン−アクリロニトリル−ブタジエン三元共重合体とからなるゴム成分１００重量部に対し、３０〜１２０重量部、好ましくは６０〜１００重量部にする。カーボンブラック及びシリカの配合量が、ゴム成分１００重量部に対し３０重量部未満の場合、耐摩耗性が不足する。また、カーボンブラック及びシリカの配合量が、ゴム成分１００重量部に対し１２０重量部を超えると、ウェット性能が悪化する。カーボンブラック及びシリカは、それぞれ単独で配合してもよいし、両者を共に配合してもよい。

本発明のタイヤ用ゴム組成物では、カーボンブラックの配合量は、ゴム成分１００重量部に対し、好ましくは３０〜１２０重量部、より好ましくは５０〜１００重量部にするとよい。カーボンブラックの配合量が３０重量部未満の場合、耐摩耗性が不足する。カーボンブラックが１２０重量部を超えると低温時の硬さが過大になり低温性能が悪化する。

本発明で使用するカーボンブラックは、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が、好ましくは７０〜２００ｍ^２／ｇであり、より好ましくは９０〜１５０ｍ^２／ｇにするとよい。窒素吸着比表面積が７０ｍ^２／ｇ未満のときは、耐摩耗性が不足する。２００ｍ^２／ｇを超えるときは、混合時の加工性が悪化する。窒素吸着比表面積は、ＪＩＳＫ６２１７−２に準拠して、測定するものとする。

本発明のゴム組成物では、シリカの配合量は、ゴム成分１００重量部に対し、好ましくは３０〜１２０重量部、より好ましくは５０〜１００重量部にするとよい。シリカの配合量が３０重量部未満であると、耐摩耗性が不足する。また、シリカの配合量が１２０重量部を超えると、混合時の加工性が悪化する。シリカの種類は、特に限定されるものではなく、通常ゴム組成物に配合されるものを使用することができ、例えば湿式法シリカ、乾式法シリカ、表面処理シリカを例示することができる。

本発明において、シランカップリング剤を、ゴム組成物中のシリカの配合量に対して好ましくは３〜１５重量％、より好ましくは５〜１０重量％を配合するとよい。シランカップリング剤を配合することにより、シリカの分散性を向上しゴムとの補強性を高めることができる。シランカップリング剤がシリカ配合量の３重量％未満の場合、シリカの分散が悪化する。また、シランカップリング剤がシリカ配合量の１５重量％を超える場合、シランカップリング剤同士が重合してしまい、所望の効果を得ることができない。

シランカップリング剤の種類は、シリカ配合のゴム組成物に使用可能なものであれば特に制限されるものではないが、例えば、ビス−（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラサルファイド、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）ジサルファイド、３−トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾールテトラサルファイド、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、３−オクタノイルチオプロピルトリエトキシシラン等の硫黄含有シランカップリング剤を例示することができる。

タイヤ用ゴム組成物には、加硫又は架橋剤、加硫促進剤、加工助剤、老化防止剤、可塑剤などのタイヤ用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。

タイヤ用ゴム組成物は、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。

本発明のタイヤ用ゴム組成物からなるトレッド部を有する空気入りタイヤは、優れた耐摩耗性を維持しながら、ウェットグリップ性能を向上した特性を有し、空気入りタイヤのトレッド部を構成するのに好適である。

以下、実施例によって本発明をさらに説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。

表１，２に示す配合からなる１０種類のゴム組成物（実施例１〜４、比較例１〜６）を、それぞれ硫黄及び加硫促進剤を除く配合成分を秤量し、１.７Ｌのバンバリーミキサーで５分間混練し、温度１５０℃でマスターバッチを放出した。このマスターバッチを８インチのオープンロールに供し、硫黄及び加硫促進剤を加え４分間混合し、タイヤ用ゴム組成物を調製した。

得られた１０種類のゴム組成物（実施例１〜４、比較例１〜６）を、それぞれ所定形状の金型中で、１５０℃、３０分間加硫して試験片を作製し、下記に示す方法により、ウエット性能（０℃のｔａｎδ）及び耐摩耗性の試験を行った。

ウエット性能（ｔａｎδ（０℃））
得られた試験片をＪＩＳＫ６３９４に準拠して、東洋精機製作所社製粘弾性スペクトロメーターを用いて、初期歪み１０％、振幅±２％、周波数２０Ｈｚ、温度０℃の条件におけるｔａｎδを測定した。得られた結果は、表１では比較例１の値を１００とし、表２では比較例４の値を１００としする指数で表わし表１，２に示した。この指数が大きいほどがｔａｎδが大きくウェットグリップ性能が優れることを意味する。

耐摩耗性
得られた試験片をＪＩＳＫ６２６４に準拠して、ランボーン摩耗試験機（岩本製作所社製）を使用して、温度２０℃、荷重１５Ｎ、スリップ率５０％、時間１０分の条件で摩耗量を測定した。得られた結果は、表１では比較例１の値を１００とし、表２では比較例４の値を１００としする指数で表わし表１，２に示した。この指数が小さいほど耐摩耗性に優れることを意味する。

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。
ＢＲ：ブタジエンゴム、日本ゼオン社製ＮＩＰＯＬＢＲ１２２０、ガラス転移温度−１０５℃
ＳＢＲ１：スチレン−ブタジエンゴム、日本ゼオン社製ＮＩＰＯＬ１５０２、ガラス転移温度−５５℃
ＳＢＲ１：スチレン−ブタジエンゴム、日本ゼオン社製ＮＩＰＯＬＮＳ１１６Ｒ、ガラス転移温度−３０℃
ＮＳＢＲ１：スチレン−アクリロニトリル−ブタジエン三元共重合体、ＬＡＮＸＥＳＳ社製Ｋｒｙｎａｃ、ガラス転移温度−２０℃
ＮＳＢＲ２：スチレン−アクリロニトリル−ブタジエン三元共重合体、ＬＡＮＸＥＳＳ社製ＫｒｙｎａｃＳ２２５５、ガラス転移温度−３０℃
カーボンブラック：キャボットジャパン社製ショウブラックＮ３３９、窒素吸着比表面積８８ｍ^２／ｇ
シリカ：ローディア社製Ｚｅｏｓｉｌ１６５ＧＲ
シランカップリング剤：エボニックデグッサ社製Ｓｉ６９
酸化亜鉛：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
オイル：昭和シェル石油社製エキストラクト４号Ｓ
硫黄：細井化学工業社製油処理イオウ
加硫促進剤：三新化学工業社製サンセラーＣＭ−Ｇ

Claims

ジエン系ゴムを９１〜９９重量％と、スチレン−アクリロニトリル−ブタジエン三元共重合体を１〜９重量％とからなるゴム成分１００重量部に対し、カーボンブラック及びシリカから選ばれる少なくとも１種を３０〜１２０重量部配合したゴム組成物であって、前記ジエン系ゴムのガラス転移温度が−１１０℃〜−５０℃であり、前記スチレン−アクリロニトリル−ブタジエン三元共重合体のガラス転移温度を、前記ジエン系ゴムのガラス転移温度より３０℃以上高くしたタイヤ用ゴム組成物。
前記スチレン−アクリロニトリル−ブタジエン三元共重合体のガラス転移温度が−５０℃〜−１０℃である請求項１に記載のタイヤ用ゴム組成物。
請求項１又は２に記載のタイヤ用ゴム組成物によりトレッド部を構成した空気入りタイヤ。