JP2011057965A - タイヤトレッド用ゴム組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ジエン系ゴム100質量部およびシリカ70〜100質量部を含むタイヤトレッド用ゴム組成物であって、ジエン系ゴムは、分子末端部分に水酸基を有する末端変性スチレンブタジエンゴムを50〜90質量%、ブタジエンゴムを10〜25質量%含み、シリカは、BET比表面積が45〜550m2/kg、CTAB比表面積が40〜525m2/kg、粒子寸法分布幅Ld((d84−d16)/d50)が少なくとも0.91、かつV(d5−d50)/V(d5−d100)が少なくとも0.66であり、ゴム組成物の20℃で測定したデュロメーター硬さが70〜80であることを特徴とする。
【選択図】なし
Description
本発明のゴム組成物は、好ましくは、さらに軟化剤を含み、軟化剤の量がジエン系ゴム100質量部に対し5〜40質量部であることを特徴とする。
末端変性スチレンブタジエンゴムのスチレン含有量は、好ましくは20〜45質量%であり、より好ましくは20〜40質量%である。スチレン含有量がこの範囲にあると、耐摩耗性とグリップ性能の両立の点で好ましい。
末端変性スチレンブタジエンゴムのブタジエン部位のビニル結合量は、好ましくは30〜80質量%であり、より好ましくは35〜75質量%である。ビニル結合量がこの範囲にあると、耐摩耗性とグリップ性能の両立の点で好ましい。
末端変性スチレンブタジエンゴムは、イソプレン単位を含んでいてもよい。イソプレン単位を含むと、低発熱化でき、かつ耐摩耗性を向上できるので、好ましい。イソプレン単位を含む場合、末端変性スチレンブタジエンゴム中のイソプレン単位の含有量は、好ましくは0.1〜10質量%であり、より好ましくは0.2〜5質量%である。
本発明に使用するブタジエンゴムの質量平均分子量は、好ましくは5.0×105〜1.0×106であり、より好ましくは5.5×105〜9.0×105である。質量平均分子量がこの範囲にあると、耐摩耗性と混合加工性を両立できる点で好ましい。また、高分子量ブタジエンゴムと低分子量ブタジエンゴムを併用することもでき、質量平均分子量が500,000〜1,000,000の高分子量ブタジエンゴムと質量平均分子量が6,000〜60,000の低分子量ブタジエンゴムを併用すると、耐摩耗性と混合加工性に加え、グリップ性能も向上できるので好ましい。
ジエン系ゴム中のブタジエンゴムの比率は、ジエン系ゴムの合計質量を基準として10〜25質量%であるが、好ましくは10〜20質量%である。ブタジエンゴムの比率が低すぎると耐摩耗性が不充分となり、逆に高すぎるとウェットグリップが不充分になる。
ジエン系ゴム中のその他のゴムの比率は、ジエン系ゴムの合計質量を基準として0〜40質量%である。
dnは、遠心沈降を使用するXDC粒度分析法によって測定する。具体的には、次のようにして測定する。
必要な装置:
・ブルックヘブンインストルメント社により販売されているBI−XDC(ブルックヘブンインストルメントXディスク遠心)遠心沈降粒度分析器
・50mLのトールビーカー
・50mLのメスシリンダー
・端板を有しない直径13mmの1500ワットのブランソン超音波プローブ
・脱イオン水
・氷充填晶析装置
・磁気撹拌機
測定条件:
・ソフトウェアのDOS1.35バージョン(粒度分析器の製造業者により提供される)
・固定モード
・回転速度
・分析時間:120分
・密度(シリカ):2.1
・試料採取される懸濁液の容量:15mL
検体の準備
・3.2gのシリカ及び40mLの脱イオン水をトールビーカーに添加する。
・懸濁液を含有するビーカーを氷充填晶析装置内に置く。
・該ビーカー中に超音波プローブを浸漬させる。
・1500ワットのブランソンプローブ(最大出力の60%で使用される)を使用して該懸濁液を20分間にわたって砕解する。
・砕解後に、該ビーカーを磁気撹拌機上に置く。
粒度分析器の準備:
・器具をオンにし、30分間暖めたままにする。
・ディスクを脱イオン水で2回すすぐ。
・分析されるべき検体の15mLを該ディスクに導入し、撹拌を開始する。
・ソフトフェアに上記測定条件を入力する。
・測定する。
・測定値が得られたときに:
・ディスクの回転を停止させる。
・ディスクを脱イオン水で数回すすぐ。
・器具を停止させる。
結果
器具の記録器において、16質量%、50質量%(すなわち中央値)および84質量%で通過する直径の値を記録する。
細孔容積は、水銀ポロシメトリーによって測定される。それぞれの検体は、次のように調製される。すなわち、それぞれの検体をオーブン中で200℃で2時間にわたって予備乾燥させ、次いでこのものをオーブンから取り出した後5分以内に試験容器内に置き、そして、例えば回転羽根式ポンプを使用して真空ガス抜きする。細孔直径(AUTOPORE III 9420 粉体工学用ポロシメーター)は、ウォッシュバーンの方程式によって140°の接触角及び484ダイン/cmの表面張力γで算出される。水銀ポロシメトリーによって測定された細孔分布曲線(細孔直径の関数として細孔容量を示した図)から、dnを求めることができる。
ジエン系ゴム成分として、次のものを用いた。
末端変性SBR: 日本ゼオン株式会社製スチレンブタジエンゴムNipol NS616(分子末端部分に水酸基を有する末端変性スチレンブタジエンゴム、油展なし、スチレン含有量:23質量%、ブタジエン単位のビニル含有量:70モル%)
未変性SBR: 日本ゼオン株式会社製スチレンブタジエンゴムNipol NS460(37.5phr油展)
ブタジエンゴム: 日本ゼオン株式会社製Nipol BR1220(非油展)
天然ゴム: RSS#3(非油展)
シリカ−1: ローディア社製シリカZeosil Premium 200MP(BET比表面積:222m2/kg、CTAB比表面積:200m2/kg、粒子寸法分布幅Ld:1.00、V(d5−d50)/V(d5−d100):0.71)
シリカ−2: ローディア社製シリカZeosil 1165MP(BET比表面積:163m2/kg、CTAB比表面積:159m2/kg、粒子寸法分布幅Ld:0.56)
カーボンブラック: THAI CARBON BLACK社製カーボンブラック N339(窒素吸着比表面積:88m2/g)
亜鉛華: 正同化学工業株式会社製酸化亜鉛3種
ステアリン酸: 日油株式会社製ビーズステアリン酸
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: 大内新興化学工業株式会社製サンノック
加工助剤: ラインケミー株式会社製アクチプラストPP
シランカップリング剤: エボニツクデグッサジャパン製Si69
硫黄: 細井化学工業株式会社製油処理硫黄
加硫促進剤CBS: 大内新興化学工業株式会社製ノクセラーCZ−G(N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアゾールスルフェンアミド)
加硫促進剤DPG: 住友化学株式会社製ソクシノールDG(1,3−ジフェニルグアニジン)
表1の配合比率で、硫黄および加硫促進剤以外の原材料を、1.7リットルの密閉式バンバリーミキサーを用いて6分間混合し、150℃でミキサーから放出後、室温まで冷却した。その後、再度1.7リットルの密閉式バンバリーミキサーを用いて3分間混合し、140℃にて放出後、オープンロールにて硫黄および加硫促進剤を混合することにより未加硫ゴム組成物を得た。未加硫ゴム組成物を所定のモールドを用いて、150℃で30分間加硫して加硫ゴム組成物を作製した。
得られた加硫ゴム組成物について、ゴム物性として、20℃で測定したデュロメーター硬さ、tanδ(60℃)、300%モジュラス、ランボーン耐摩耗性、およびムーニー粘度、そしてタイヤ性能として、操縦安定性およびウェットグリップ性能を、次の方法により評価した。
JIS K6253に準拠して、温度20℃でタイプAデュロメーター硬さを測定した。
(株)東洋精機製作所製の粘弾性スペクトロメータを使用して、JIS K6301に準拠して、温度60℃で、初期歪10%、振幅±2%および周波数20Hzの条件下で、損失正接tanδ(60℃)を求めた。tanδ(60℃)は、転がり抵抗の指標であることが一般的に知られており、数値が大きいほど、転がり抵抗が小さい。すなわち、低燃費性能に優れる。
JIS K6251に準拠して、ダンベルJIS3号形試験片を作製し、室温(20℃)で伸び300%時の引張応力を求め、比較例1を100として指数で表した。指数が大きいほど強度がより高いことを示す。
JIS K6264に準拠し、ランボーン摩耗試験機(岩本製作所株式会社製)を使用して、荷重15.0kg(147.1ニュートン)、スリップ率25%の条件にて、摩耗量を測定し、比較例1の摩耗量を100として指数で表した。指数が大きいほど、耐摩耗性に優れていることを表す。
JIS K6300に準拠し、100℃にてムーニー粘度(ML1+4/100℃)を測定して、その逆数を求め、比較例1の値を100として指数表示した。指数が大きい程、未加硫粘度が低く加工性が良好であることを表す。
各ゴム組成物をトレッド部に使用して製造されたサイズ235/55R17のタイヤを排気量2300ccのABSを装備した車両に装着し、フロントタイヤおよびリヤタイヤの空気圧をともに220kPaとして、テストコースにて実車評価を行い、ドライバーが評点を付け、比較例1の評点を100として指数表示した。指数が大きい程、操縦安定性が優れていることを表す。
各ゴム組成物をトレッド部に使用して製造されたサイズ235/55R17のタイヤを排気量2300ccのABSを装備した車両に装着し、フロントタイヤおよびリヤタイヤの空気圧をともに220kPaとして、水深2〜3mmに散水したアスファルト路面上で速度100kmからの制動停止距離を測定し、比較例1の制動停止距離を100として指数で表した。指数が大きいほど、制動停止距離が短く、ウェットグリップ性能に優れることを表す。
評価結果を表1に示す。
比較例1は、実施例1において、シリカ−1(特定シリカ)をシリカ−2(特定シリカでない通常のシリカ)に変更したものである。実施例1および2と比較例1との比較から、本発明のゴム組成物は、デュロメーター硬さ(20℃)を同じレベルにしたときに、通常のシリカに比べて発熱が大きく低減され、かつ耐摩耗性とウェットグリップ性能が良好になることが分かる。
比較例2は、実施例1において、特定シリカを通常のシリカに変更するとともに、末端変性SBRの配合量を80質量部から40質量部に減らしたものである。比較例1と比較すると、通常のシリカでも末端変性SBRが減少するに伴い、転がり抵抗、ウェットグリップ性能などは低下することが分かる。
比較例3は、実施例1において、末端変性SBRの配合量を80質量部から40質量部に減らしたものである。末端変性SBRの配合量が同じ比較例2と比較して低転がり抵抗/高ウェットグリップ性能の傾向は見られるが、末端変性SBRの配合量が多い実施例1になるとその相乗効果が大きく出る。
比較例4は、実施例1において、末端変性SBRを未変性SBRに変更したものである。未変性SBRにすると、低転がり性能や耐摩耗性、ウェットグリップ性能が低下してしますことが分かる。
比較例5は、実施例1において、ジエン系ゴムとして未変性SBRのみを用いたものである。すなわち、ブタジエンゴムは配合していない。これによって耐摩耗性が大きく悪化してしまう。
比較例6は、実施例1において、ジエン系ゴムとして末端変性SBRのみを用いたものである。すなわち、ブタジエンゴムは配合していない。比較例5と同じように耐摩耗性が大きく悪化してしまうことに加え、粘度が大幅に上昇し、混合加工性が大幅に悪化してしまうことが分かる。
比較例7は、実施例1において、ブタジエンゴムの配合量を20質量部から5質量部に減らし、末端変性SBRの配合量を80質量部から95質量部に増やしたものである。ブタジエンゴムは配合されているが、この量では未だ耐摩耗性が充分でないことが分かる。
比較例8は、実施例1において、ブタジエンゴムの配合量を20質量部から30質量部に増やし、末端変性SBRの配合量を80質量部から70質量部に減らしたものである。ブタジエンゴムの配合量が多いと、ウェットグリップ性能が発揮できないことが分かる。
比較例9は、実施例1において、ブタジエンゴムを天然ゴムに変更したものである。天然ゴムではブタジエンゴムに比べ耐摩耗性が大幅に劣り、また粘度も大幅に上昇してしまい混合加工性が不充分になってしまうことが分かる。
比較例10は、20℃で測定したデュロメーター硬さが70未満のものである。硬度が70未満では充分な操縦安定性を確保できないことが分かる。
比較例11は、20℃で測定したデュロメーター硬さが80超のものである。硬度が高過ぎると路面の微細な凹凸への十分な接地が得られず、ウェットグリップが悪化してしまうことが分かる。
Claims (4)
- ジエン系ゴム100質量部およびシリカ70〜100質量部を含むタイヤトレッド用ゴム組成物であって、
ジエン系ゴムは、分子末端部分に水酸基を有する末端変性スチレンブタジエンゴムを50〜90質量%、ブタジエンゴムを10〜25質量%含み、
シリカは、BET比表面積が45〜550m2/kg、CTAB比表面積が40〜525m2/kg、粒子寸法分布幅Ld((d84−d16)/d50)が少なくとも0.91、かつV(d5−d50)/V(d5−d100)が少なくとも0.66であり、
ゴム組成物の20℃で測定したデュロメーター硬さが70〜80であることを特徴とするゴム組成物。 - ゴム組成物が、さらに、窒素吸着比表面積N2SAが70〜100m2/gであるカーボンブラックを含み、カーボンブラックとシリカの合計量がジエン系ゴム100質量部に対し75〜120質量部であることを特徴とする請求項1に記載のゴム組成物。
- ゴム組成物がさらに軟化剤を含み、軟化剤の量がジエン系ゴム100質量部に対し5〜40質量部であることを特徴とする請求項1に記載のゴム組成物。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載のゴム組成物から作製されたトレッドを有する空気入りタイヤ。
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