JP2011213988A - タイヤ用ゴム組成物及び空気入りタイヤ - Google Patents

タイヤ用ゴム組成物及び空気入りタイヤ Download PDF

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Abstract

【課題】ウェットグリップ性能、耐摩耗性、耐チップカット性能、転がり抵抗特性(低転がり抵抗)、混練加工性がバランスよく得られるタイヤの提供する。
【解決手段】下記式(1)で表される化合物により変性された変性スチレンブタジエンゴムと、非変性スチレンブタジエンゴムとを含むゴム成分100質量部、シリカを含む充填剤が80質量部以下、硫黄が0.5〜1.50質量部であり、前記変性スチレンブタジエンゴムの結合スチレン量が20〜40質量%、ビニル含量が30〜65質量%で、前記非変性スチレンブタジエンゴムの結合スチレン量が25〜45質量%、ビニル含量が10〜50質量%であるタイヤ用ゴム組成物の使用。
Figure 2011213988

(式(1)中、R、R及びRは、アルキル基、アルコキシ基、シリルオキシ基、アセタール基、カルボキシル基、メルカプト基を表す。R及びRは、水素原子又はアルキル基を表す。nは整数を表す。)
【選択図】なし

Description

本発明は、タイヤ用ゴム組成物、及びそれを用いた空気入りタイヤに関する。
地球環境を保護するために、自動車の低燃費化が進められている。これに伴い、転がり抵抗の小さな自動車用タイヤが望まれている。
タイヤの転がり抵抗は、走行時におけるゴムの繰り返し変形に伴うエネルギー損失が主たる原因である。転がり抵抗を低減するために、例えばその寄与率(およそ34%)の最も高いトレッド部のゴムを2層とし、内側(ベーストレッド)にエネルギー損失の小さいゴムを配し、外側(キャップトレッド)には耐摩耗性に優れるゴムを配した構造等が提案されている(例えば、特許文献1)。しかし、転がり抵抗の低減については改善の余地がある。
一方、キャップトレッドゴムのエネルギー損失を小さくすると、転がり抵抗は低減するものの、グリップ性能(特に、ウェットグリップ性能)が低下し、また耐摩耗性や耐チップカット性能も悪化するという問題がある。
また、シリカと共にシリカ用に変性したスチレンブタジエンゴムを配合することにより、転がり抵抗を低減する試みもなされているが、シリカ用に変性したスチレンブタジエンゴムの含有量が多いと混練加工性が悪化するという問題がある。
特開2009−079077号公報
本発明は、前記課題を解決し、グリップ性能(特に、ウェットグリップ性能)、耐摩耗性、耐チップカット性能、転がり抵抗特性(低転がり抵抗)、混練加工性がバランスよく得られるタイヤ用ゴム組成物、及びこれを用いた空気入りタイヤを提供することを目的とする。
本発明は、下記式(1)で表される化合物により変性された変性スチレンブタジエンゴムと、非変性スチレンブタジエンゴムとを含むゴム成分100質量部に対して、シリカを含む充填剤の含有量が80質量部以下、硫黄の含有量が0.5〜1.50質量部であり、上記変性スチレンブタジエンゴムの結合スチレン量が20〜40質量%、ビニル含量が30〜65質量%で、上記非変性スチレンブタジエンゴムの結合スチレン量が25〜45質量%、ビニル含量が10〜50質量%であるタイヤ用ゴム組成物に関する。
Figure 2011213988
(式(1)中、R、R及びRは、同一若しくは異なって、アルキル基、アルコキシ基、シリルオキシ基、アセタール基、カルボキシル基、メルカプト基又はこれらの誘導体を表す。R及びRは、同一若しくは異なって、水素原子又はアルキル基を表す。nは整数を表す。)
上記タイヤ用ゴム組成物は、天然ゴムを含むことが好ましい。
上記タイヤ用ゴム組成物が、トレッドに使用されることが好ましい。
本発明はまた、上記ゴム組成物を用いた空気入りタイヤに関する。
本発明によれば、上記式(1)で表される化合物により変性され、特定の結合スチレン量、ビニル含量を有する変性スチレンブタジエンゴムと、所定の結合スチレン量、ビニル含量を有する非変性スチレンブタジエンゴムとを含むゴム成分と、特定量以下の充填剤(シリカを含む)と、所定量の硫黄とを含むタイヤ用ゴム組成物であるので、グリップ性能(特に、ウェットグリップ性能)、耐摩耗性、耐チップカット性能、転がり抵抗特性(低転がり抵抗)、混練加工性がバランスよく得られ、グリップ性能(特に、ウェットグリップ性能)、耐摩耗性、耐チップカット性能、転がり抵抗特性に優れた空気入りタイヤを提供できる。
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、上記式(1)で表される化合物により変性され、特定の結合スチレン量、ビニル含量を有する変性スチレンブタジエンゴム(変性SBR)と、所定の結合スチレン量、ビニル含量を有する非変性スチレンブタジエンゴム(非変性SBR)とを含むゴム成分と、特定量以下の充填剤(補強用充填剤)(シリカを含む)と、所定量の硫黄とを含む。
本発明では、上記変性スチレンブタジエンゴムを含むことにより、転がり抵抗を低減できる。更に、充填剤としてシリカを含み、その充填剤の配合量を特定量以下とすることにより、転がり抵抗をより低減できる。また、上記非変性スチレンブタジエンゴムを含むことにより、グリップ性能(特に、ウェットグリップ性能)、混練加工性、耐摩耗性、耐チップカット性能を向上できる。また、硫黄の配合量を所定量とすることにより、耐摩耗性、耐チップカット性能を向上できる。
本発明では、上記式(1)で表される化合物により変性され、特定の結合スチレン量、ビニル含量を有する変性スチレンブタジエンゴム(変性SBR)が使用される。これにより、転がり抵抗を低減できると共に、シリカの分散性を向上させ、耐摩耗性を向上できる。
上記式(1)で表される化合物において、R、R及びRは、同一若しくは異なって、アルキル基、アルコキシ基、シリルオキシ基、アセタール基、カルボキシル基(−COOH)、メルカプト基(−SH)又はこれらの誘導体を表す。上記アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、t−ブチル基等の炭素数1〜4のアルキル基等が挙げられる。上記アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、t−ブトキシ基等の炭素数1〜8のアルコキシ基(好ましくは炭素数1〜6、より好ましくは炭素数1〜4)等が挙げられる。なお、アルコキシ基には、シクロアルコキシ基(シクロヘキシルオキシ基等の炭素数5〜8のシクロアルコキシ基等)、アリールオキシ基(フェノキシ基、ベンジルオキシ基等の炭素数6〜8のアリールオキシ基等)も含まれる。
上記シリルオキシ基としては、例えば、炭素数1〜20の脂肪族基、芳香族基が置換したシリルオキシ基(トリメチルシリルオキシ基、トリエチルシリルオキシ基、トリイソプロピルシリルオキシ基、ジエチルイソプロピルシリルオキシ基、t−ブチルジメチルシリルオキシ基、t−ブチルジフェニルシリルオキシ基、トリベンジルシリルオキシ基、トリフェニルシリルオキシ基、トリ−p−キシリルシリルオキシ基等)等が挙げられる。
上記アセタール基としては、例えば、−C(RR′)−OR″、−O−C(RR′)−OR″で表される基を挙げることができる。前者としては、メトキシメチル基、エトキシメチル基、プロポキシメチル基、ブトキシメチル基、イソプロポキシメチル基、t−ブトキシメチル基、ネオペンチルオキシメチル基等が挙げられ、後者としては、メトキシメトキシ基、エトキシメトキシ基、プロポキシメトキシ基、i−プロポキシメトキシ基、n−ブトキシメトキシ基、t−ブトキシメトキシ基、n−ペンチルオキシメトキシ基、n−ヘキシルオキシメトキシ基、シクロペンチルオキシメトキシ基、シクロヘキシルオキシメトキシ基等を挙げることができる。R、R及びRとしては、アルコキシ基が望ましい。これにより、変性SBRによる転がり抵抗低減効果を向上できる。
及びRのアルキル基としては、例えば、上記アルキル基と同様の基を挙げることができる。
n(整数)としては、1〜5が好ましい。更には、nは2〜4がより好ましく、3が最も好ましい。nが0であるとケイ素原子と窒素原子との結合が困難であり、nが6以上であると変性剤としての効果が薄れる。
上記式(1)で表される化合物の具体例としては、3−アミノプロピルジメチルメトキシシラン、3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3−アミノプロピルエチルジメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルジメチルエトキシシラン、3−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルジメチルブトキシシラン、3−アミノプロピルメチルジブトキシシラン、ジメチルアミノメチルトリメトキシシラン、2−ジメチルアミノエチルトリメトキシシラン、3−ジメチルアミノプロピルトリメトキシシラン、4−ジメチルアミノブチルトリメトキシシラン、ジメチルアミノメチルジメトキシメチルシラン、2−ジメチルアミノエチルジメトキシメチルシラン、3−ジメチルアミノプロピルジメトキシメチルシラン、4−ジメチルアミノブチルジメトキシメチルシラン、ジメチルアミノメチルトリエトキシシラン、2−ジメチルアミノエチルトリエトキシシラン、3−ジメチルアミノプロピルトリエトキシシラン、4−ジメチルアミノブチルトリエトキシシラン、ジメチルアミノメチルジエトキシメチルシラン、2−ジメチルアミノエチルジエトキシメチルシラン、3−ジメチルアミノプロピルジエトキシメチルシラン、4−ジメチルアミノブチルジエトキシメチルシラン、ジエチルアミノメチルトリメトキシシラン、2−ジエチルアミノエチルトリメトキシシラン、3−ジエチルアミノプロピルトリメトキシシラン、4−ジエチルアミノブチルトリメトキシシラン、ジエチルアミノメチルジメトキシメチルシラン、2−ジエチルアミノエチルジメトキシメチルシラン、3−ジエチルアミノプロピルジメトキシメチルシラン、4−ジエチルアミノブチルジメトキシメチルシラン、ジエチルアミノメチルトリエトキシシラン、2−ジエチルアミノエチルトリエトキシシラン、3−ジエチルアミノプロピルトリエトキシシラン、4−ジエチルアミノブチルトリエトキシシラン、ジエチルアミノメチルジエトキシメチルシラン、2−ジエチルアミノエチルジエトキシメチルシラン、3−ジエチルアミノプロピルジエトキシメチルシラン、4−ジエチルアミノブチルジエトキシメチルシラン等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
上記式(1)で表される化合物(変性剤)によるスチレンブタジエンゴムの変性方法としては、特公平6−53768号公報、特公平6−57767号公報等に記載されている方法等、従来公知の手法を用いることができる。例えば、スチレンブタジエンゴムと変性剤とを接触させればよく、スチレンブタジエンゴムを重合し、該重合体ゴム溶液中に変性剤を所定量添加する方法、スチレンブタジエンゴム溶液中に変性剤を添加して反応させる方法等が挙げられる。
変性されるスチレンブタジエンゴム(SBR)としては特に限定されず、例えば、乳化重合スチレンブタジエンゴム(E−SBR)、溶液重合スチレンブタジエンゴム(S−SBR)等を使用できる。
変性SBRのビニル含量は、30質量%以上、好ましくは33質量%以上、より好ましくは35質量%以上である。ビニル含量が30質量%未満であると、グリップ性能(特に、ウェットグリップ性能)が低くなりすぎる傾向がある。
上記ビニル含量は、65質量%以下、好ましくは62質量%以下、より好ましくは60質量%以下である。ビニル含量が65質量%を超えると、耐摩耗性が悪化する傾向がある。
なお、本明細書において、ビニル含量(1,2−結合ブタジエン単位量)は、赤外吸収スペクトル分析法によって測定できる。
変性SBRの結合スチレン量は、20質量%以上、好ましくは23質量%以上、より好ましくは25質量%以上である。結合スチレン量が20質量%未満であると、グリップ性能(特に、ウェットグリップ性能)が低くなりすぎる傾向がある。上記結合スチレン量は、40質量%以下、好ましくは38質量%以下、より好ましくは36質量%以下である。結合スチレン量が40質量%を超えると、発熱が大きくなる傾向がある。
なお、本明細書において、結合スチレン量は、H−NMR測定により算出される。
ゴム成分100質量%中の変性SBRの含有量は、好ましくは10質量%以上、より好ましくは15質量%以上、更に好ましくは20質量%以上である。10質量%未満であると、転がり抵抗が十分に低下しない傾向がある。また、上記変性SBRの含有量は、好ましくは70質量%以下、より好ましくは60質量%以下、更に好ましくは50質量%以下、特に好ましくは40質量%以下である。70質量%を超えると、混練加工性、耐チップカット性能が悪化する傾向がある。
本発明では、所定の結合スチレン量、ビニル含量を有する非変性スチレンブタジエンゴム(非変性SBR)が使用される。これにより、グリップ性能(特に、ウェットグリップ性能)、混練加工性、耐摩耗性、耐チップカット性能を向上できる。
非変性SBRとしては、例えば、上記変性されるスチレンブタジエンゴム(SBR)と同様のSBR(E−SBR、S−SBR)を使用できる。なかでも、転がり抵抗を低減できるという理由から、S−SBRが好ましい。
非変性SBRのビニル含量は、10質量%以上、好ましくは12質量%以上、より好ましくは14質量%以上、更に好ましくは18質量%以上である。ビニル含量が10質量%未満であると、グリップ性能(特に、ウェットグリップ性能)が低くなりすぎる傾向がある。
上記ビニル含量は、50質量%以下、好ましくは48質量%以下、より好ましくは46質量%以下である。ビニル含量が50質量%を超えると、転がり抵抗が悪化する傾向がある。
非変性SBRの結合スチレン量は、25質量%以上、好ましくは28質量%以上、より好ましくは30質量%以上である。結合スチレン量が25質量%未満であると、グリップ性能(特に、ウェットグリップ性能)が低くなりすぎる傾向がある。上記結合スチレン量は、45質量%以下、好ましくは43質量%以下、より好ましくは41質量%以下である。結合スチレン量が45質量%を超えると、転がり抵抗が悪化する傾向がある。
ゴム成分100質量%中の非変性SBRの含有量は、好ましくは10質量%以上、より好ましくは15質量%以上である。10質量%未満であると、グリップ性能(特に、ウェットグリップ性能)と混練加工性が悪化する傾向がある。
また、上記非変性SBRの含有量は、好ましくは40質量%以下、より好ましくは35質量%以下である。40質量%を超えると、転がり抵抗が悪化する傾向がある。なお、非変性SBRがオイル成分を含む(油展ゴムである)場合、非変性SBRの含有量とは、固形分(ゴム成分)の含有量を意味する。
変性SBR、非変性SBR以外に本発明で使用できるゴム成分としては、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)、クロロプレンゴム(CR)、ブチルゴム(IIR)、スチレン−イソプレン−ブタジエン共重合ゴム(SIBR)等のジエン系ゴムが挙げられる。これらジエン系ゴムは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。なかでも、転がり抵抗を低減できると共に、耐摩耗性を向上できるという理由から、NRが好ましい。また、耐摩耗性と耐チップカット性能を向上できるという理由から、BRが好ましい。
NRとしては特に限定されず、例えば、SIR20、RSS♯3、TSR20等、タイヤ工業において一般的なものを使用できる。
本発明のゴム組成物がNRを含有する場合、ゴム成分100質量%中のNRの含有量は、好ましくは10質量%以上、より好ましくは20質量%以上である。10質量%未満であると、混練加工性が悪化するおそれがある。また、上記NRの含有量は、好ましくは50質量%以下、より好ましくは45質量%以下である。50質量%を超えると、耐チップカット性能が悪化する傾向がある。
BRとしては特に限定されず、例えば、日本ゼオン(株)製のBR1220、宇部興産(株)製のBR130B、BR150B等の高シス含量のBR、宇部興産(株)製のVCR412、VCR617等のシンジオタクチックポリブタジエン結晶を含有するBR等を使用できる。なかでも、耐摩耗性が向上するという理由から、BRのシス含量は95質量%以上が好ましい。
本発明のゴム組成物がBRを含有する場合、ゴム成分100質量%中のBRの含有量は、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%以上である。5質量%未満であると、耐摩耗性の向上効果が小さい傾向がある。
また、上記BRの含有量は、好ましくは30質量%以下、より好ましくは25質量%以下である。30質量%を超えると、グリップ性能(特に、ウェットグリップ性能)の低下が大きい傾向がある。
本発明では、シリカを含む充填剤(補強用充填剤)が使用される。充填剤として、シリカが含まれることにより、転がり抵抗を低減できると共に、グリップ性能(特に、ウェットグリップ性能)を向上できる。
さらに、シリカを含む充填剤の配合量を特定量以下とすることにより、より転がり抵抗を低減できる。
シリカ以外に使用できる充填剤(補強用充填剤)としては、例えば、カーボンブラック、クレー、オースチンブラック、水酸化アルミニウム等が挙げられる。
充填剤の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは40質量部以上、より好ましくは45質量部以上である。40質量部未満では、十分な補強性が得られない傾向がある。また、該充填剤の含有量は、80質量部以下、好ましくは78質量部以下、より好ましくは75質量部以下である。80質量部を超えると、転がり抵抗が増大し、低燃費性が悪化すると共に、混練時の加工性も悪化する傾向がある。なお、シリカ以外にも充填剤を配合する場合、充填剤の含有量とは、充填剤の合計含有量を意味する。
シリカとしては特に限定されず、例えば、乾式法シリカ(無水ケイ酸)、湿式法シリカ(含水ケイ酸)等が挙げられるが、シラノール基が多いという理由から、湿式法シリカが好ましい。
シリカの窒素吸着比表面積(NSA)は、50m/g以上が好ましく、100m/g以上がより好ましく、120m/g以上が更に好ましく、180m/g以上が特に好ましい。50m/g未満では、耐摩耗性、耐チップカット性能が低下する傾向がある。また、シリカのNSAは、300m/g以下が好ましく、250m/g以下がより好ましい。300m/gを超えると、混練加工性が悪化する傾向がある。
なお、シリカの窒素吸着比表面積は、ASTM D3037−81に準じてBET法で測定される値である。
シリカの含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは40質量部以上、より好ましくは45質量部以上である。40質量部未満であると、グリップ性能(特に、ウェットグリップ性能)が低下する傾向がある。上記シリカの含有量は、好ましくは80質量部以下、より好ましくは70質量部以下、更に好ましくは65質量部以下である。80質量部を超えると、シリカのゴムへの分散が困難になり、ゴムの加工性や混練時の加工性が悪化する傾向がある。
シリカと共にシランカップリング剤を配合することが好ましい。これにより、耐摩耗性、混練加工性が向上できる。
本発明で使用されるシランカップリング剤としては、特に限定されず、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(4−トリエトキシシリルブチル)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(2−トリメトキシシリルエチル)テトラスルフィド、ビス(2−トリエトキシシリルエチル)トリスルフィド、ビス(4−トリメトキシシリルブチル)トリスルフィド、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(2−トリエトキシシリルエチル)ジスルフィド、ビス(4−トリエトキシシリルブチル)ジスルフィド、ビス(3−トリメトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(2−トリメトキシシリルエチル)ジスルフィド、ビス(4−トリメトキシシリルブチル)ジスルフィド、3−トリメトキシシリルプロピル−N,N−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、2−トリエトキシシリルエチル−N,N−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、3−トリエトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィド、などのスルフィド系、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、2−メルカプトエチルトリエトキシシランなどのメルカプト系、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシランなどのビニル系、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシランなどのアミノ系、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、などのグリシドキシ系、3−ニトロプロピルトリメトキシシラン、3−ニトロプロピルトリエトキシシランなどのニトロ系、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルトリエトキシシランなどのクロロ系などがあげられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。なかでも、混練加工性が良好であるという理由からビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィドが好ましい。
シランカップリング剤の含有量は、シリカ100質量部に対して1質量部以上が好ましく、3質量部以上がより好ましい。1質量部未満では、シランカップリング剤を配合したことによる効果が充分に得られない傾向がある。一方、該シランカップリング剤の含有量は、20質量部以下が好ましく、15質量部以下がより好ましい。20質量部を超えると、配合量に見合った効果が充分に得られなくなると共に、混練時の加工性が悪化する傾向がある。
本発明のゴム組成物は、カーボンブラックを含有することが好ましい。使用できるカーボンブラックとしては、GPF、FEF、HAF、ISAF、SAFなどが挙げられるが、特に限定されない。カーボンブラックを配合することにより、補強性を高めることができるとともに、紫外線による老化を防止できる。
カーボンブラックの窒素吸着比表面積(NSA)は50m/g以上が好ましく、100m/g以上がより好ましい。50m/g未満では、十分な補強性を得ることができない傾向がある。また、カーボンブラックの窒素吸着比表面積は250m/g以下が好ましく、200m/g以下がより好ましい。250m/gを超えると、カーボンブラックの良好な分散性が得られにくく耐摩耗性が低下する傾向がある。
なお、カーボンブラックの窒素吸着比表面積は、JIS K6217のA法によって求められる。
カーボンブラックのジブチルフタレート吸油量(DBP)は、好ましくは50ml/100g以上、より好ましくは80ml/100g以上である。50ml/100g未満であると、補強性が低下し、充分な機械的強度、耐摩耗性が得られない傾向がある。また、カーボンブラックのDBPの上限は、特に限定されない。
なお、カーボンブラックのDBPは、JIS K6217−4の測定方法によって求められる。
上記ゴム組成物がカーボンブラックを含有する場合、カーボンブラックの含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは2質量部以上、より好ましくは5質量部以上である。2質量部未満では、十分な補強性を得ることができない傾向がある。また、該カーボンブラックの含有量は、好ましくは30質量部以下、より好ましくは25質量部以下である。30質量部を超えると、転がり抵抗が悪化する傾向がある。
本発明では、所定量の硫黄が使用される。これにより、耐摩耗性、耐チップカット性能を向上できる。硫黄としては、粉末硫黄、沈降硫黄、コロイド硫黄、不溶性硫黄、高分散性硫黄などが挙げられる。
通常のゴム組成物では、硫黄の含有量を所定量とすると、配合内容(ゴム成分の種類、充填剤の種類等)により、架橋密度が変化し、強度の低下等が予想される。しかし、本発明では、上記変性SBRと、上記非変性SBRとを含むゴム成分と、特定量以下の充填剤(シリカを含む)とを含むため、硫黄の含有量を所定量とした場合であっても、上記低下を抑制できると共に、耐摩耗性、耐チップカット性能を好適に向上できる。
硫黄の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、0.5質量部以上、好ましくは0.7質量部以上である。0.5質量部未満では、耐摩耗性が悪化する傾向がある。また、該硫黄の含有量は、1.50質量部以下、好ましくは1.40質量部以下、より好ましくは1.34質量部以下、更に好ましくは1.30質量部以下である。1.50質量部を超えると、耐摩耗性、耐チップカット性能が低下する傾向がある。
本発明のゴム組成物には、前記成分以外にも、ゴム組成物の製造に一般に使用される配合剤、例えば、酸化亜鉛、ステアリン酸、各種老化防止剤、酸化防止剤、オゾン劣化防止剤、オイル等の軟化剤、ワックス、加硫促進剤などを適宜配合することができる。
加硫促進剤としては、N−tert−ブチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(TBBS)、N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(CBS)、N,N’−ジシクロヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(DZ)、メルカプトベンゾチアゾール(MBT)、ジベンゾチアゾリルジスルフィド(MBTS)、N,N’−ジフェニルグアニジン(DPG)などが挙げられる。なかでも、加硫時間(加硫速度)を調整しやすいという理由から、TBBSが好ましく、TBBSとDPGを併用することがより好ましい。
軟化剤の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは3質量部以上、より好ましくは5質量部以上である。3質量部未満では、混練加工性が悪化する傾向がある。また、該軟化剤の含有量は、好ましくは25質量部以下、より好ましくは20質量部以下、更に好ましくは15質量部以下である。25質量部を超えると、ゴム剛性が低くなり、耐摩耗性が低下する傾向がある。
本発明では、上記変性SBRと、上記非変性SBRとを含むゴム成分と、特定量以下の充填剤(シリカを含む)と、所定量の硫黄とを含むため、優れた混練加工性が得られるため、軟化剤の含有量を上記量とできる。そのため、耐摩耗性、耐チップカット性能の低下を抑制でき、グリップ性能(特に、ウェットグリップ性能)、耐摩耗性、耐チップカット性能、転がり抵抗特性(低転がり抵抗)、混練加工性がよりバランスよく得られる。
本発明のゴム組成物は、一般的な方法で製造される。すなわち、バンバリーミキサーやニーダー、オープンロールなどで前記各成分を混練りし、その後加硫する方法等により製造できる。該ゴム組成物は、タイヤの各部材に使用でき、なかでも、トレッドに好適に使用できる。
本発明の空気入りタイヤは、上記ゴム組成物を用いて通常の方法で製造される。
すなわち、前記成分を配合したゴム組成物を、未加硫の段階でトレッドなどの各タイヤ部材の形状にあわせて押出し加工し、他のタイヤ部材とともに、タイヤ成型機上にて通常の方法で成形することにより、未加硫タイヤを形成する。この未加硫タイヤを加硫機中で加熱加圧することによりタイヤを得る。
実施例に基づいて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。
以下、実施例及び比較例で使用した各種薬品について、まとめて説明する。
BR:宇部興産(株)製のBR150B(シス含量:97質量%)
NR:TSR20
変性SBR1:JSR(株)製のHPR355(式(1)で表される化合物により変性された変性S−SBR、結合スチレン量:28質量%、ビニル含量:56質量%)
非変性SBR1:旭化成(株)製のタフデン3830(S−SBR、結合スチレン量:33質量%、ビニル含量:34質量%、ゴム固形分100質量部に対してオイル分37.5質量部含有、非変性)
非変性SBR2:日本ゼオン(株)製のNipol 1723(E−SBR、結合スチレン量:23.5質量%、ビニル含量:18質量%、ゴム固形分100質量部に対してオイル分37.5質量部含有、非変性)
非変性SBR3:旭化成(株)製のタフデン4850(S−SBR、結合スチレン量:40質量%、ビニル含量:46質量%、ゴム固形分100質量部に対してオイル分50質量部含有、非変性)
非変性SBR4:ダウ社製のSLR6430(S−SBR、結合スチレン量:40質量%、ビニル含量:14質量%、ゴム固形分100質量部に対してオイル分37.5質量部含有、非変性)
カーボンブラック:三菱化学(株)製のダイアブラックI(N220、NSA:114m/g、DBP:114ml/100g)
シリカ:日本シリカ工業(株)製のニプシルVN3(NSA:210m/g)
シランカップリング剤:デグッサ社製のSi266(ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド)
オイル:(株)ジャパンエナジー製のNC300
ワックス:大内新興化学工業(株)製のサンノックワックス
老化防止剤:精工化学(株)製のオゾノン6C
ステアリン酸:日油(株)製のステアリン酸「桐」
酸化亜鉛:東邦亜鉛(株)製の銀嶺R
硫黄:鶴見化学工業(株)製の粉末硫黄
加硫促進剤NS:大内新興化学工業(株)製のノクセラーNS(N−tert−ブチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド)
加硫促進剤DPG:大内新興化学工業(株)製のノクセラーD(N,N’−ジフェニルグアニジン)
実施例1〜5及び比較例1〜4
表1に示す配合内容に従い、1.7Lバンバリーミキサーを用いて、配合材料のうち、硫黄、加硫促進剤以外の材料を150℃の条件下で5分間混練りし、混練り物を得た。次に、得られた混練り物に硫黄、加硫促進剤を添加し、2軸オープンロールを用いて、80℃の条件下で5分間練り込み、未加硫ゴム組成物を得た。得られた未加硫ゴム組成物を用いてゴムシートを作成し、150℃、25kgfで35分間プレス加硫することで加硫ゴム組成物を得た。
得られた未加硫ゴム組成物をトレッド形状に成形し、他のタイヤ部材と貼り合わせてタイヤに成形し、150℃で35分間加硫することで試験用タイヤ(タイヤサイズ:175/65R15)を製造した。
得られた未加硫ゴム組成物、加硫ゴム組成物、試験用タイヤを使用して、下記の評価を行った。それぞれの試験結果を表1に示す。
(硬度)
JIS K6253に準拠し、25℃の温度で硬度計を用いて加硫ゴム組成物の硬度(Hs)を測定した(ショア−A測定)。数値が大きいほど硬いことを示す。
(粘弾性試験)
加硫ゴム組成物から4mm巾×30mm長さ×1.5mm厚さの短冊状試料を切り出し、(株)岩本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%、動歪み2%、周波数10Hzの条件下で、30℃における損失正接(tanδ)及び複素弾性率(E)を測定した。tanδが小さいほど、転がり抵抗が低く、低燃費性に優れることを示す。Eが大きいほど、操縦安定性に優れることを示す。
(ウェットグリップ性能)
アンチロックブレーキシステム(ABS)評価試験により得られた制動性能をもとにして、ウェットグリップ性能を評価した。すなわち、1800cc級のABSが装備された乗用車に試験用タイヤを装着して、アスファルト路面(ウェット路面状態、スキッドナンバー約50)を実車走行させ、時速100km/hの時点でブレーキをかけ、乗用車が停止するまでの減速度を算出した。ここで、本発明でいう減速度とは、乗用車が停止するまでの距離である。そして、比較例1のウェットグリップ性能指数を100とし、下記計算式により、各配合の測定結果を指数表示した。ウェットグリップ性能指数が大きいほど、制動性能が良好であり、ウェットグリップ性能に優れることを示す。
(ウェットグリップ性能指数)=(比較例1の減速度)/(各配合の減速度)×100
(耐摩耗性)
試験用タイヤを1800cc級のABSが装備された乗用車に装着し、摩耗テスト用の所定コースを8000km走行した後のトレッドの溝探さを測定した。そして、溝深さが1mm減るときの走行距離を算出し、下記式により指数表示した。数値が大きいほど、耐摩耗性に優れることを示す。
(耐摩耗性指数)=(各配合の溝深さが1mm減るときの走行距離)/(比較例1の溝深さが1mm減るときの走行距離)×100
(耐チップカット性能)
試験用タイヤを1800cc級のABSが装備された乗用車に装着し、砂利を敷き詰めたコースを100km走行した後のタイヤトレッド表面の外観を観察し評価(トレッドの欠けの程度を良い>○>△>×>悪いで評価)した。
(転がり抵抗)
転がり抵抗試験機を用い、試験用タイヤを、リム(15×6JJ)、内圧(230kPa)、荷重(3.43kN)、速度(80km/h)の条件で走行させたときの転がり抵抗を測定した。そして、比較例1の転がり抵抗を100とし、指数表示した。指数が小さいほど転がり抵抗が小さく、低燃費性に優れることを示す。
(混練加工性)
JIS K 6300−1「未加硫ゴム−物理特性−第1部:ムーニー粘度計による粘度及びスコーチタイムの求め方」に準じて、ムーニー粘度試験機を用いて、1分間の予熱によって熱せられた130℃の温度条件にて、小ローターを回転させ、4分間経過した時点での未加硫ゴム組成物のムーニー粘度(ML1+4/130℃)を測定した。結果を下記基準にて、○、△、×の3段階により評価した。
○:70未満、△:70〜90、×:90を超える
Figure 2011213988
上記式(1)で表される化合物により変性され、特定の結合スチレン量、ビニル含量を有する変性スチレンブタジエンゴム(変性SBR1)と、所定の結合スチレン量、ビニル含量を有する非変性スチレンブタジエンゴム(非変性SBR1、非変性SBR3、非変性SBR4)と、特定量以下の充填剤(シリカを含む)と、所定量の硫黄とを含む実施例では、ウェットグリップ性能、耐摩耗性、耐チップカット性能、転がり抵抗特性(低転がり抵抗)、混練加工性がバランスよく得られた。また、NRを含む実施例2は、実施例1に比べて、耐摩耗性が大幅に優れていた。一方、非変性SBRを配合しない比較例1,2は、実施例に比べて、耐摩耗性、耐チップカット性能が(比較例1については転がり抵抗特性も、比較例2については混練加工性も)劣っていた。所定の結合スチレン量を有さない非変性スチレンブタジエンゴム(非変性SBR2)を配合した比較例3,4は、実施例に比べてウェットグリップ性能が劣っていた。

Claims (4)

  1. 下記式(1)で表される化合物により変性された変性スチレンブタジエンゴムと、非変性スチレンブタジエンゴムとを含むゴム成分100質量部に対して、シリカを含む充填剤の含有量が80質量部以下、硫黄の含有量が0.5〜1.50質量部であり、前記変性スチレンブタジエンゴムの結合スチレン量が20〜40質量%、ビニル含量が30〜65質量%で、前記非変性スチレンブタジエンゴムの結合スチレン量が25〜45質量%、ビニル含量が10〜50質量%であるタイヤ用ゴム組成物。
    Figure 2011213988
    (式(1)中、R、R及びRは、同一若しくは異なって、アルキル基、アルコキシ基、シリルオキシ基、アセタール基、カルボキシル基、メルカプト基又はこれらの誘導体を表す。R及びRは、同一若しくは異なって、水素原子又はアルキル基を表す。nは整数を表す。)
  2. 天然ゴムを含む請求項1記載のタイヤ用ゴム組成物。
  3. トレッドに使用される請求項1又は2記載のタイヤ用ゴム組成物。
  4. 請求項1〜3のいずれかに記載のゴム組成物を用いた空気入りタイヤ。
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