JP2010168491A - タイヤ用ゴム組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】転がり抵抗を悪化させることなく、グリップ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１００重量部に対し、カルボキシル基を含有する樹脂を１〜２０重量部、カルボジイミド基、オキサゾリン基、アジリジン基から選ばれる少なくとも１つの官能基を有する化合物を１〜５０重量部配合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、転がり抵抗を悪化させることなく、グリップ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。

一般に、空気入りタイヤのトレッド部に使用するタイヤ用ゴム組成物は、グリップ性能が優れていることに加え、転がり抵抗が低く燃費性能が優れることが求められている。グリップ性能を向上するためには、カーボンブラックなどの充填剤を増量することや、ガラス転移温度（Ｔｇ）が高いゴム又は樹脂を配合すること、粘着性樹脂を配合すること等が行われている。しかし、上記の手段では、グリップ性能（０℃のｔａｎδ）は向上するものの転がり抵抗（６０℃のｔａｎδ）が悪化するという問題があった。

このため特許文献１は、ジエン系ゴムに親水性ポリマーとその親水基と反応性のある官能基化ポリマーとを配合したゴム組成物を提案している。しかし、このゴム組成物は、グリップ性能を向上する効果が必ずしも十分ではなく、さらなる改善の余地があった。

特表２００３−５１９２７３号公報

本発明の目的は、転がり抵抗を悪化させることなく、グリップ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１００重量部に対し、カルボキシル基を含有する樹脂を１〜２０重量部、カルボジイミド基、オキサゾリン基、アジリジン基から選ばれる少なくとも１つの官能基を有する化合物を１〜５０重量部配合したことを特徴とする。

前記カルボキシル基を含有する樹脂は、ロジン樹脂及び／又はロジン樹脂の誘導体であるとよい。また、本発明のタイヤ用ゴム組成物は、空気入りタイヤのトレッド部に使用するのに好適である。

本発明のタイヤ用ゴム組成物は、ジエン系ゴム１００重量部に対し、カルボキシル基を含有する樹脂を１〜２０重量部、カルボジイミド基、オキサゾリン基、アジリジン基から選ばれる少なくとも１つの官能基を有する化合物を１〜５０重量部配合したので、カルボキシル基を含有する樹脂とカルボジイミド基、オキサゾリン基、アジリジン基の少なくとも１つの官能基を有する化合物との相互作用により、ゴム組成物の６０℃のｔａｎδが大きくなるのを抑制しながら、０℃のｔａｎδが大きくなるようにヒステリシスロスを調整することができる。このため転がり抵抗を悪化させることなく、グリップ性能を向上可能にする。

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し、そのジエン系ゴムは、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から選ばれる少なくとも１種であるようにする。好ましくは天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴムがよい。このようなジエン系ゴムは、単独又は複数のブレンドとして使用することができる。

本発明のタイヤ用ゴム組成物は、カルボキシル基を含有する樹脂を配合することにより、０℃のｔａｎδを大きくしグリップ性能を向上することができる。カルボキシル基を含有する樹脂としては、ロジン樹脂、テルペン樹脂、カルボン酸変性石油樹脂、アルキド樹脂、ポリアミド樹脂、変性エポキシ樹脂及びこれらの誘導体からなる群から選ばれる少なくとも１つの樹脂が好ましい。とりわけカルボキシル基を含有する樹脂としては、ロジン樹脂及び／又はロジン樹脂の誘導体が好ましい。

本発明で好ましく使用するロジン樹脂としては、ガムロジン、ウッドロジン、トール油ロジンのいずれからなる樹脂でもよい。また、ロジン樹脂の酸価は、特に制限されるものではないが、好ましくは３〜１８０にするとよい。ロジン樹脂の酸価が３より低いと、カルボジイミド基、オキサゾリン基、アジリジン基の少なくとも１つを有する化合物との相互作用が十分に得られず転がり抵抗が悪化する。また、ロジン樹脂の酸価が１８０より高いと、逆にカルボジイミド基、オキサゾリン基、アジリジン基の少なくとも１つを有する化合物との間の相互作用が過大になるため、ゴム硬度が増大しタイヤ用ゴム組成物として適用できなくなる。ロジン樹脂の酸価は、ＪＩＳ Ｋ５９０２に準拠して測定した値とする。

また、ロジン樹脂の軟化点は好ましくは２００℃以下にするとよい。ロジン樹脂の軟化点が２００℃より高いと、ゴム組成物を混練するのが困難となる。ロジン樹脂の軟化点は、ＪＩＳ Ｋ５９０２に準拠して測定した値とする。

カルボキシル基を含有する樹脂の配合量は、ジエン系ゴム１００重量部に対し、１〜２０重量部、好ましくは３〜１５重量部である。カルボキシル基を含有する樹脂の配合量が１重量部未満であると、グリップ性能を向上することができない。また、カルボキシル基を含有する樹脂の配合量が２０重量部を超えると、転がり抵抗の悪化を抑えることができない。

本発明において、カルボキシル基を含有する樹脂と共に、カルボジイミド基、オキサゾリン基、アジリジン基から選ばれる少なくとも１つの官能基を有する化合物を配合することにより、転がり抵抗が悪化するのを防止しながらグリップ性能を向上することができる。すなわち、ジエン系ゴムにカルボキシル基を含有する樹脂だけを配合したのでは、０℃のｔａｎδと共に、６０℃のｔａｎδも大きくなり転がり抵抗が悪化する。本発明では、カルボキシル基を含有する樹脂と、カルボジイミド基、オキサゾリン基、アジリジン基の少なくとも１つを有する化合物とを共に配合することにより、６０℃のｔａｎδが大きくなるのを抑制しながら、０℃のｔａｎδを大きくすることができる。この理由は定かではないが、カルボキシル基を含有する樹脂と、カルボジイミド基、オキサゾリン基、アジリジン基の少なくとも１つを有する化合物との相互作用により、ゴム組成物の系内の乱れを適正にし０℃のｔａｎδと６０℃のｔａｎδとが両立可能にするものと推測される。また、カルボキシル基との反応性を有するヒドロキシ基、アミノ基などの他の官能基を有する化合物を共存させたときと比べ、カルボジイミド基、オキサゾリン基、アジリジン基を有する化合物を共存させた方が、転がり抵抗の悪化（６０℃のｔａｎδの増大）を抑制する効果が優れる。

カルボジイミド基、オキサゾリン基、アジリジン基から選ばれる少なくとも１つを有する化合物の配合量は、ジエン系ゴム１００重量部に対し、１〜５０重量部、好ましくは１０〜４０重量部である。カルボジイミド基、オキサゾリン基、アジリジン基から選ばれる少なくとも１つを有する化合物の配合量が１重量部未満であると、転がり抵抗が悪化するのを抑制することができない。また、カルボジイミド基、オキサゾリン基、アジリジン基から選ばれる少なくとも１つを有する化合物の配合量の配合量が５０重量部を超えると、カルボキシル基を含有する樹脂との間の相互作用が大きくなりすぎてゴム組成物が硬くなってしまいタイヤ用途に適さなくなる。

カルボジイミド基、オキサゾリン基、アジリジン基から選ばれる少なくとも１つを有する化合物としては、カルボジイミド基、オキサゾリン基、アジリジン基を有する化合物の他、これら化合物を単量体にした重合体、これら化合物と他の単量体とからなる共重合体、及び任意の主鎖骨格を有する重合体をカルボジイミド基、オキサゾリン基、アジリジン基により変性した化合物を例示することができる。主鎖骨格を有する重合体としては、例えばポリスチレン、ポリ（メタ）アクリレート、ポリオレフィン及び各種の低分子炭化水素鎖等を例示することができる。

カルボジイミド基、オキサゾリン基、アジリジン基から選ばれる少なくとも１つを有する化合物としては、市販品を使用してもよい。また、通常の重合及び変性方法により製造してもよい。カルボジイミド基を有する化合物としては、例えば日清紡社製カルボジライトＶ−０５等を例示することができる。また、オキサゾリン基を有する化合物としては、例えば日本触媒社製エポクロス ＲＰＳ−１００５等を例示することができる。また、アジリジン基を有する化合物としては、例えば日本触媒社製ケミタイト ＰＺ−３３、同ケミタイト ＤＺ−２２Ｅ等を例示することができる。

本発明のタイヤ用ゴム組成物に、カーボンブラック及び／又は無機充填剤を配合することによりゴムの強度を高くする。無機充填剤としては、例えばシリカ、クレー、マイカ、タルク、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム等が例示される。なかでもシリカが好ましい。無機充填剤の配合量は、ジエン系ゴム１００重量部に対し好ましくは１０〜１５０重量部、より好ましくは３０〜１００重量部にするとよい。無機充填剤の配合量が１０重量部未満の場合には、ゴム強度を十分に高くすることができない。また、無機充填剤の配合量が１５０重量部を超えると混練が極度に困難になり、実用に耐え得るゴム組成物を得ることができない。

本発明のゴム組成物にシリカを配合することによりグリップ性能、特にウェットグリップ性能を向上させることができるため好ましい。シリカとしては、通常タイヤ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、ジエン系ゴムの補強性を得るためにシリカとシランカップリング剤とを共に配合することが好ましい。

また、カーボンブラックの配合量は、ジエン系ゴム１００重量部に対し好ましくは１０〜１２０重量部、より好ましくは２０〜１００重量部にするとよい。カーボンブラックの配合量が１０重量部未満の場合には、ゴム強度を十分に高くすることができない。また、カーボンブラックの配合量が１２０重量部を超えると転がり抵抗の悪化を抑えることができない。カーボンブラックとしては、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が好ましくは１０〜３００ｍ^２／ｇ、より好ましくは３０〜２００ｍ^２／ｇのものを使用するとよい。カーボンブラックの窒素吸着比表面積が１０ｍ^２／ｇ未満の場合には、ゴム強度を十分に高くすることができない。窒素吸着比表面積が３００ｍ^２／ｇを超えると転がり抵抗の悪化を抑えることができない。カーボンブラックの窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）は、ＪＩＳ Ｋ６２１７−２に準拠して求めるものとする。

タイヤ用ゴム組成物には、上述したカーボンブラック及び無機充填剤以外にも、加硫又は架橋剤、加硫促進剤、老化防止剤、可塑剤、加工助剤、カップリング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。このようなゴム組成物は、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は、空気入りタイヤのトレッド部として好適に使用することができる。また、本発明のタイヤ用ゴム組成物をトレッド部に有する空気入りタイヤは、転がり抵抗が低く燃費性能が優れると共に、優れたグリップ性能を得ることができる。

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１４種類のタイヤ用ゴム組成物（実施例１〜７、比較例１〜７）を、硫黄、加硫促進剤を除く成分を１.８Ｌの密閉型ミキサーで５分間混練し、放出したマスターバッチに、硫黄、加硫促進剤を加えてオープンロールで混練してタイヤ用ゴム組成物を得た。

次いで、得られた１４種類のタイヤ用ゴム組成物を所定形状の金型中で、１６０℃、２０分間プレス加硫して加硫ゴムシートを作製し、下記に示す方法で動的粘弾性（ｔａｎδ）を測定した。

動的粘弾性（ｔａｎδ）
得られた加硫ゴムシートの動的粘弾性を、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で測定し、温度０℃及び６０℃におけるｔａｎδを算出した。得られた結果は、それぞれ比較例１の値を１００とする指数で表わし、０℃のｔａｎδを「グリップ性能」とし、６０℃のｔａｎδを「転がり抵抗」として表１，２に示した。「グリップ性能」（０℃のｔａｎδ）の指数が大きいほどグリップ性能が優れ、「転がり抵抗」（６０℃のｔａｎδ）の指数が小さいほど転がり抵抗性が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。
ＳＢＲ：スチレンブタジエンゴム、日本ゼオン社製Ｎｉｐｏｌ １７２３、ゴム成分１００重量部に対しオイル分３７．５重量部を含む油展品。
ＣＢ：カーボンブラック、窒素吸着比表面積９３ｍ^２／ｇ、東海カーボン社製シーストＫＨ
シリカ：エボニックデグッサ社製ＵＬＴＲＡＳＩＬ ＶＮ３ＧＲ
樹脂Ａ：カルボキシル基を有するロジン樹脂、ハリマ化成社製ハリタックＡＱ−９０Ａ
化合物Ｂ１：オキサゾリン基を有する化合物、日本触媒社製エポクロスＲＰＳ−１００５
化合物Ｂ２：カルボジイミド基を有する化合物、日清紡社製カルボジライトＶ−０５
化合物Ｂ３：アジリジン基を有する化合物、日本触媒社製ケミタイトＰＺ−３３
樹脂Ｃ：ヒドロキシル基を有するポリビニルアルコール、クラレ社製クラレ ポバールＰＶＡ−５０５
オイル：昭和シェル石油社製エキストラクト４号Ｓ
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
老化防止剤：フレキシス社製サントフレックス６ＰＰＤ
ワックス：大内新興化学工業社製サンノック
カップリング剤：シランカップリング剤、エボニックデグッサ社製Ｓｉ６９
硫黄：鶴見化学工業社製金華印油入微粉硫黄
加硫促進剤：大内新興化学工業社製ノクセラーＣＺ−Ｇ

Claims (3)

1. ジエン系ゴム１００重量部に対し、カルボキシル基を含有する樹脂を１〜２０重量部、カルボジイミド基、オキサゾリン基、アジリジン基から選ばれる少なくとも１つの官能基を有する化合物を１〜５０重量部配合したタイヤ用ゴム組成物。
2. 前記カルボキシル基を含有する樹脂が、ロジン樹脂及び／又はロジン樹脂の誘導体である請求項１に記載のタイヤ用ゴム組成物。
3. 空気入りタイヤのトレッド部に使用される請求項１又は２に記載のタイヤ用ゴム組成物。