JP3515826B2 - トレッド用ゴム組成物 - Google Patents

トレッド用ゴム組成物

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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/80Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
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  • Tires In General (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、低燃費タイヤ用のトレ
ッド用ゴム組成物に関し、特に湿潤路面でのグリップ性
能を改良したトレッド用ゴム組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】タイヤの低燃費性能を向上させるため
に、ゴム成分として、乳化重合SBRを用いた従来のゴ
ム組成物では、カーボンブラックの配合量を低下、ある
いはプロセスオイル量を減少させる等の手法が取られて
いた。すなわち、カーボンブラック配合量の減少によ
り、転がり抵抗を小さくすることができる。一方、カー
ボンブラックやプロセスオイルの配合量の減少に伴い、
ウェット性能が低下することが知られている。
【0003】転がり抵抗については、乳化重合SBRよ
りは有機リチウムを開始剤として合成される溶液重合S
BRの方が良好であり、またウェット性能については、
ガラス転移温度の高い溶液重合SBRが良好であること
がわかっている。しかし、ガラス転移点の高い溶液重合
SBRは、ウェット性能が良好であるものの、ガラス転
移温度の低い溶液重合SBRに比して低燃費性能及び低
温脆性に関して劣っている。
【0004】このため、低燃費性とウェット性能とを改
良させるゴム組成物として、特開平5−331319号
公報には、溶液重合SBR、表面活性が大きいカーボン
ブラック(カーボンブラック表面にカルボニル基、カル
ボキシル基、ヒドロシル基等の酸素官能基が多数存在す
るカーボンブラック)及びシランカップリング剤を配合
したゴム組成物が提案されている。表面活性の高いカー
ボンブラックは転がり抵抗が良好であること、及びシラ
ンカップリング剤の配合によりウェットグリップが向上
することを利用している。しかし、これらのゴム組成物
も、ウェット性能の満足しえる程の向上は認められず、
さらには、組成物の引っ張り強度が低下し、耐摩耗性が
悪く、工程面で加硫前の押出ゴムの安定性が悪い、加硫
速度が遅い等の問題点がある。
【0005】本発明は、低燃費タイヤ用ゴムにおいて、
加工性に影響を及ぼさない上に、ウェット性能が改良さ
れたゴム組成物を提供する。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の技術的手段は、
ゴム成分の20重量%以上が、有機リチウム化合物を開
始剤とする、分岐部分が錫で結合されているスチレンブ
タジエン共重合体であって、ゴム成分100重量部あた
り、カーボンブラックを30〜80重量部、及びシリル
化剤を2〜15重量部配合してなるトレッド用ゴム組成
物において、本発明に用いられるカーボンブラックは、
カーボンブラックの21重量部以上が粒径25nm以上
又はCTAB比表面積が99未満のいわゆるHAFクラ
スカーボンであって、残部の粒径25nm以上又はCT
AB比表面積が99未満に該当しないカーボンブラック
は、FEF、ISAF、SAFのいずれかから1種又は
複数種使用されたカーボンブラックである。
【0007】本発明のゴム組成物に用いられるゴム成分
の20重量%以上は、アルキルリチウム開始剤を用いて
重合して溶液重合により製造されるランダム共重合体で
る。尚、溶液重合SBRは、油展の形で用いてもよい
し、非油展の形で用いてもよい。
【0008】他のゴム成分としては、天然ゴム、合成イ
ソプレンゴム、ブタジエンゴム、乳化重合スチレンブタ
ジエンゴム、結合部分に錫を用いていない溶液重合スチ
レンブタジエンゴム、ニトリルゴム等のジエン系共重合
体のうちから1種あるいは複数種が使用される。こ
で、CTAB比表面積とは、ASTM D3765−9
2Aに準拠してトリメチルアンモニウムブロマイドの吸
油量より求めたカーボンブラック1g当たりの比表面積
(m2)をいう。HAFクラスのカーボンブラックは、
ゴムに配合分散させた場合、比較的低燃費になることが
知られており、一般的には低燃費タイヤ用として使用さ
れている。しかしながら、ウェット性能は、他のハード
系カーボンブラック(例えば、SAFやISAF)に比
べて劣っている。
【0009】本発明に用いられるシリル化剤は、下式で
示される化学構造を有している。式中、Rはアルキル基
であり、Aはアルキルフェニル基であり、Bはアルキル
フェニル基又はアルコキシル基であり、Cはアルキルフ
ェニル基又はアルコキシル基である。
【0010】
【化2】
【0011】シリル化剤は、ゴム組成物に含まれる化合
物(カーボンブラックを含む)中のOH,NHR,CO
OH,CONH,SH基などの活性水素と容易に反応し
て、これらの活性水素をR3 Si基(本発明に係るシリ
ル化剤では、上記化学式中のA,B,及びCがR3 に相
当する)で置換保護することにより、ゴムを疎水性に改
質できる。ここで、シランカップリング剤は、一般にR
SiX3 (Rはビニル、グリシドキシ、メタクリル、ア
ミノ、メルカプト基などをもつ有機官能性基であり、X
は無機材料と反応する加水分解性基で、主に塩素とアル
コキシ基である)の化学構造を有し、有機ケイ素化合物
であるという点においてシリル化剤と共通している。し
かし、シランカップリング剤は、有機質(ゴム成分)と
無機質(シリカが存在しないゴム組成物においては、主
にカーボンブラック表面に存在するカルボキシル基やヒ
ドロキシル基等の酸性官能基)とをカップリング結合す
る性質を持っている。これらのシランカップリング剤
は、シリル化剤と同様にゴムの疎水化を起こすことがで
きるが、ゴム成分とカーボンブラックをカップリングす
る目的のカップリング剤では、今のところアルキルフェ
ニル基を含むシリル化剤程有効に疎水化できるカップリ
ング剤はなく、ウェット性能への寄与が小さい。
【0012】本発明のトレッド用ゴム組成物には、上記
成分以外に、公知の加硫剤、加硫促進剤、軟化剤、老化
防止剤等が配合され、更に必要に応じて加硫遅延剤、粘
着付与剤等が配合され得る。
【0013】
【実施例】以下、本発明を具体的実施例に基づいて説明
する。尚、ゴム組成物の配合にあたり、SBRとして
は、表1に示す3種類(〜)のSBRを用いた。こ
のうち、SBR及びSBRが、本発明にかかる溶液
重合SBR(s−SBR)である。また、シリル化剤又
はシランカップリング剤としては、表2に示す4種類
(〜)を用いた。カーボンブラックとしては、昭和
キャボット製のHAF N351(カーボンブラック
a)と三菱化学製のISAF N220(カーボンブラ
ックb)を用いた。
【0014】
【表1】
【0015】
【表2】
【0016】表3及び表4に示す配合組成を有するゴム
組成物No.1〜11を調製した。表3のゴム組成物N
o.1〜7はカーボンブラックの含有量が50phrの
ものであり、表4のゴム組成物No.8〜11はカーボ
ンブラックの含有量が70phrのものである。ゴム組
成物No.1〜3及びNo.8〜10が本発明に係る実
施例であり、その他のゴム組成物は比較例である。尚、
表3及び表4に示すプロセスオイル量は、油展ゴムに含
まれるオイル量を含まない量である。
【0017】各ゴム組成物について、下記評価方法に従
って、スコーチタイム、加硫時間、未加硫ゴム肌、耐摩
耗性、転がり抵抗、ウェットグリップ性を評価した。ゴ
ム組成物の配合組成及び評価結果を併せて、表3及び表
4に示す。尚、評価結果は、表3のゴム組成物No.1
〜7についてはNo.4を100とした指数で表し、表
4のゴム組成物No.8〜11についてはNo.11を
100とした指数で表している。 〔評価方法〕 (a)スコーチタイム(単位:分) 島津製作所製のムーニー測定機SMV201にて130
℃の条件で測定した。スコーチタイム(分)が短い程、
初期加硫が進みやすく、加工性が悪いことを示す。 (b)加硫時間(単位:分) 日本合成ゴム製のキュラストメータタイプVにて160
℃の条件で測定した。加硫時間が長い程、加工性が劣る
ことを示す。 (c)未加硫ゴム肌 8インチロールを用いて、厚さ2.0mm程度の薄さで
押し出した未加硫ゴムの押し出し肌を目視で観察し、そ
の結果を良〜不良でランクづけした。押し出し肌が悪い
と、タイヤのコンポーネントを組立てる際に作業性が悪
くなり、さらには、タイヤの均一性が悪くなる。 (d)耐摩耗性 岩本製作所製のランボーン摩耗試験機を用いて、荷重2
kg一定で、スリップ率40%及び60%の条件で測定
した。指数が大きい程、耐摩耗性が良好であることを示
す。 (e)転がり抵抗 各ゴム組成物を用いて、205/65R15 SP40
00TLサイズのタイヤを試作し、タイヤ単品での転が
り抵抗を測定した。ゴム組成物No.4の測定値を10
0として、他のゴム組成物の測定値を指数で表した。指
数が小さい程、転がり抵抗が小さくて燃費性が良好であ
ることを示す。 (f)WET評価 各ゴム組成物を用いて、205/65R15 SP40
00TLサイズのタイヤを試作し、試作したタイヤをト
ヨタセプターに装着し、湿潤アスファルト路面を所定の
回転半径で旋回した際の周回タイムでもって計測した。
指数が大きい程、旋回タイムが小さくてウェットグリッ
プが良好であることを示す。
【0018】
【表3】
【0019】
【表4】
【0020】表3のNo.1〜3とNo.4との比較か
ら、シリル化剤の配合により転がり抵抗及び耐摩耗性を
保持しつつ、ウェットグリップの向上を図ることができ
ることがわかる。尚、耐摩耗性、ウェットグリップ性の
向上の程度、及び転がり抵抗に対する影響はシリル化剤
の種類により相違する(No.1及びNo.3参照)。
【0021】また、シリル化剤に代えてシランカップリ
ング剤を配合した場合には、ウェットグリップの顕著な
向上が認められない上に、シランカップリング剤の種類
により未加硫ゴム肌が悪く、加硫時間も長くて加工性に
劣ったり(No.6参照)、スコーチタイムが短く加工
性が低下したりする(No.7参照)。さらに、No.
5とNo.1との比較から、カーボンブラックを所定量
配合するとともにシリル化剤を配合した場合であって
も、ゴム成分として所定割合以上溶液重合SBRを含
有しない場合には、ウェット性能が劣る
【0022】表4から、シリル化剤の配合量が多すぎる
と、ウェットグリップ性の効果は、本発明の範囲内の配
合量の場合とそれほど変わらないのに対し、耐摩耗性が
劣ることがわかる。また、カーボンブラック配合量を増
やすあるいはゴム成分における溶液重合SBRの割合を
増加することにより、耐摩耗性を向上させることができ
るが(No.8〜10)、このような組成においてもシ
リル化剤の配合量が多すぎると耐摩耗性の低下を招く
(No.11参照)。
【0023】
【発明の効果】本発明のトレッド用ゴム組成物は、耐摩
耗性を低下させることなく、転がり抵抗が小さく、ウェ
ットグリップ性も優れている。従って、本発明のゴムを
組成物を用いて、トレッド部を構成したタイヤを製造す
れば、低燃費で耐久性に優れ、しかもウェットグリップ
性能に優れたタイヤを得ることができる。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ゴム成分の20重量%以上が、有機リチ
    ウム化合物を開始剤とする、分岐部分が錫で結合されて
    いるスチレンブタジエン共重合体であって、ゴム成分1
    00重量部あたり、カーボンブラックを30〜80重量
    部、及びシリル化剤を2〜15重量部配合してなるトレ
    ッド用ゴム組成物において、前記カーボンブラックの
    1重量部以上が、粒径25nm以上又はCTAB比表面
    積が99未満であって、残部の粒径25nm以上又はC
    TAB比表面積が99未満に該当しないカーボンブラッ
    クは、FEF、ISAF及びSAFの群から選ばれる少
    なくとも1種であることを特徴とするトレッド用ゴム組
    成物。
  2. 【請求項2】 前記シリル化剤は、下式に示される化合
    物であることを特徴とする請求項1に記載のトレッド用
    ゴム組成物。 【化1】 式中、Rはアルキル基であり、Aはアルキルフェニル基
    であり、Bはアルキルフェニル基又はアルコキシル基で
    あり、Cはアルキルフェニル基又はアルコキシル基であ
    る。
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