JP3933207B2 - ゴム組成物及びその製造方法及び該組成物を用いたタイヤ - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はゴム組成物、特に加硫可能なゴム組成物、例えばタイヤトレッド用ゴム組成物及び該ゴム組成物を用いたタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
燃料の消費量を減少させるためには自動車タイヤの転がり抵抗を減少させることが望ましいことはよく知られているが、転がり抵抗を減少させる一般的な配合のゴム組成物では、タイヤグリップ及び耐磨耗性の少なくともいずれか一方が低下する。
タイヤの転がり抵抗を減少させるための従来のゴム組成物としては、充填剤として比較的表面積の小さいカーボンブラックを添加し、そしてガラス転移温度が比較的低い重合体を使用して、トレッド組成物中のカーボンブラックの量を減少させたゴム組成物がある。しかし、かかるゴム組成物は、タイヤのウェットグリップの望ましくない低下を招き、満足し得るものではない。
【０００３】
一方、タイヤのトレッドにおいて、転がり抵抗及び耐磨耗性の他、ウェット条件下のグリップも重要な特性の一つである。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、特性が全体的に良好にバランスされたもの、特にウェットグリップ及び耐磨耗性などの他の特性を犠牲にしないで転がり抵抗を改善、すなわち低減するタイヤトレッド用ゴム組成物及びタイヤを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、タイヤトレッド組成物中に充填剤としてシリカを、カップリング剤とともに配合すると、タイヤの特性に好ましい効果をもたらすことを見出し、本発明の完成に到った。
すなわち、本発明のゴム組成物は、ゴム系重合体、加硫剤、充填剤、及びカップリング剤を含有する加硫可能なゴム組成物において、前記ゴム系重合体は乳化重合又は溶融重合されスチレン含有率が２０〜５０％であるスチレン−ブタジエン共重合体を５０重量％以上含み、前記カップリング剤は、前記シリカ及びゴム系重合体と反応することができる少なくとも２官能性を有するビス（３−トリエトキシ−シリルプロピル）テトラスルフィドであり、前記ゴム系重合体、加硫剤、充填材及びカップリング剤を２段階の混合プロセスにより混合してなり、この混合プロセスは、ゴム系重合体、充填材、及びカップリング剤を１００〜１３０℃で混合する第１段階と、加硫剤を添加し前記第１段階よりも低い温度で混合する第２段階とからなることを特徴とする。
【０００５】
また、本発明のゴム組成物の製造方法は、ゴム系重合体、加硫剤、充填剤、及びカップリング剤を機械的に混合してなる加硫可能なゴム組成物の製造方法において、前記ゴム系重合体は乳化重合又は溶融重合されスチレン含有率が２０〜５０％であるスチレン−ブタジエン共重合体を５０重量％以上含み、前記充填材はシリカを含み、前記カップリング剤は、前記シリカ及び前記ゴム系重合体と反応することができる少なくとも２官能性を有するビス（３−トリエトキシ−シリルプロピル）テトラスルフィドであり、前記ゴム系重合体、加硫剤、充填材及びカップリング剤を２段階の混合プロセスにより混合してなり、この混合プロセスは、ゴム系重合体、充填材、及びカップリング剤を１００〜１３０℃で混合する第１段階と、加硫剤を添加し前記第１段階よりも低い温度で混合する第２段階とからなることを特徴とする。
【０００６】
本発明に用いられるゴム系重合体は、タイヤトレッドあるいは転がり抵抗が小さいという特性が役立つタイヤの任意の他の部分、例えばアンダートレッドまたはサイドウォールに好適に用いられる重合体であればよいが、スチレン−ブタジエン共重合体（以下、ＳＢＲという）が少なくとも２５重量％以上、特に５０重量％以上であることが好ましく、ゴム系重合体の全成分をＳＢＲで構成してもよい。ＳＢＲとしては、溶液重合されたスチレン−ブタジエン共重合体（以下、溶液重合ＳＢＲという）、乳化重合されたスチレン−ブタジエン共重合体（以下、乳化重合ＳＢＲという）のいずれでもよいが、乳化重合ＳＢＲが好ましい。また、ＳＢＲのスチレン含有率は、２０〜５０％、特に３０〜４５％が好ましい。
【０００７】
ゴム系重合体がＳＢＲと他のゴム成分との混合物で構成される場合、他のゴム成分としては、例えば、ポリブタジエンホモポリマー、ビニルポリブタジエン、又はこれらの混合物が配合され得る。
前記シリカとしては、６０〜３００ｍ2 ／ｇ、特に８０〜２５０ｍ2 ／ｇの窒素表面積を有することが好ましく、沈降シリカを用いることが好ましい。シリカは、ゴム系重合体１００重量部当たり１５〜１６０重量部含有されていることが好ましく、特にゴム系重合体１００重量部当たり３０〜１２０重量部、例えば、３０〜８０重量部含有されていることが好ましい。
【０００８】
シリカは、カップリング剤と別々に単体として配合してもよいし、予めカップリング剤によりカップリング結合されシリカ（以下、これを「カップルドシリカ」という）として配合してもよい。カップルドシリカとは、シリカをゴム組成物中に配合させる前にカップリング剤で処理したもので、例えば周囲温度にてシリカとカップリング剤とを物理的に混合した後、該混合物を昇温してカップリング反応を促進することによって得られる。
カップリング剤としては、シリカ及びゴム系重合体と反応できる少なくとも２官能性のものが用いられる。具体的には、シランカップリング剤又はジルコニウム酸塩が用いられる。例えば加硫剤が硫黄の場合には、特にビス（３−トリエトキシ−シリルプロピル）−テトラサルファイドまたはメルカプトプロピルトリエトキシシランが好ましく用いられる。これらのカップリング剤は、アルコキシ部分がカップリング反応においてシリカと反応及び結合し、サルファイド部分は加硫反応においてゴム系重合体と反応する。上記カップリング剤の他、例えばビニルトリエトキシシランなどのビニルシラン、チオシアナート−プロピル−トリエトキシシラン等のチオシアナートトリエトキシシラン、またはジルコニウムジネオアルカナートジ（３−メルカプト）プロピオナート−０等のジルコニウム酸塩のカップリング剤が用いられる。
【０００９】
カップリング剤の含有量は、シリカ含有量の２〜２０重量％、例えば２〜１８．５重量％が好ましく、特に５〜１５重量％であることが好ましい。
充填剤としては、シリカ単体又はカップルドシリカ単独でもよいが、必要に応じて他の充填剤が混合され得る。特に耐磨耗性を改善し、組成物を着色するためにカーボンブラックを混合することが好ましい。
充填剤としてカーボンブラックとシリカとを混合して配合する場合には、組成物中の充填剤の含有総量は、ゴム１００重量部に対して４０〜１６０重量部が好ましく、カーボンブラックは少なくとも３重量部含有することが好ましい。
【００１０】
本発明のゴム組成物には、さらにオイルを配合することが好ましい。オイルとしては、アロマチックオイルが好ましく用いられる。アロマチックオイルは従来公知のものを使用することができ、特に比重０．９５〜１．０のアロマチックオルを用いることが好ましい。オイルの配合量は、ゴム系重合体１００重量部に対して少なくとも４０重量部、特に、少なくとも６０重量部であることが好ましく、好ましい範囲としては、６０〜１８０重量部、特に８０〜１５０重量部である。
【００１１】
尚、ゴムが油展ゴムである場合、ここに列記されている非オイル成分の比率は、エキステンダーオイルを除いたゴム系重合体単独の含有量に対する数値である。含まれているオイルの比率についての言及は全オイル含有量、すなわち油展ゴムに用いられるエキステンダーオイルの量と添加剤として単独に添加されたオイルの添加量との合計についての数値である。
加硫剤は硫黄または硫黄含有化合物であることが好ましいが、任意の他の好適な加硫剤、例えば、フェノール樹脂または過酸化物も使用できる。加硫剤は、初期に他の成分を機械的に混合した後、混合段階終期に組成物に添加してもよいし、好ましくはその後で行う混合段階で添加する。
【００１２】
本発明のゴム組成物には、上記成分の他、ゴム工業で通常用いられる添加剤、例えば、加硫促進剤、賦活剤、増量剤及び老化防止剤が、必要に応じて配合され得る。
本発明のゴム組成物は、上記各成分を配合し、これを機械的に混合して得られる。本発明のゴム組成物は、充填剤としてシリカを含有していることから、通常必要な温度よりも低い温度で混合することができる。例えば、一般的なトレッドゴム組成物については約１６０℃で混合を行うが、本発明の組成物の場合、約１２５℃で満足し得る程に混合することができる。本発明における組成物の機械的混合は、一般的な混合温度で混合してもよいが、通常、組成物の温度を１３０℃以下に保持して行う。例えば、１００℃程度又はそれ以下の温度で行うこともできるが、１００℃〜１２０℃又は１２５℃で混合することが好ましい。
【００１３】
ここで、組成物の機械的混合は、充填剤としてカップルドシリカを使用する場合には、ゴム系重合体、カーボンブラック及びカップルドシリカを単一段階でまず混合し、次いでオイル、そして賦活剤を添加し、老化防止剤や紫外線保護剤などの処理剤及び保護剤を添加し、最後に促進剤を添加することにより行われる。ブレンダーからの排出温度は前述のように約１１０℃から１２０℃または１２５℃までの温度であることが好ましい。
一方、シリカとカップリング剤を別々に配合するときには、機械的混合は２段階操作で行われる。第１段階においてはゴム系重合体、シリカ、カップリング剤及びカーボンブラックを混合し、次いでオイルそして賦活剤、加工助剤及び保護剤を添加する。第１段階における排出温度は、約１２５℃〜１３０℃が好ましい。
【００１４】
第２段階では、加硫剤及び促進剤を添加し、排出温度は第１段階よりも低い温度、例えば１０５℃が適用される。
シリカとカップリング剤を別々に配合する場合、カップリング剤とシリカとのカップリングは、機械的混合段階中及び／又は加硫段階で行われる。一方、重合体とカップリング剤との反応は、低温で行う機械的混合段階では行われず、通常、組成物が加硫温度に加熱されると加硫段階中に起こる。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明の実施例を基づいて説明する。
一般に、タイヤトレッド用ゴム組成物の転がり抵抗及びグリップ特性を実証するために、実験室の条件下で組成物を粘弾性試験に供し、この試験において現れるヒステリシス特性からタイヤ特性を予測することが通常行われている。この試験はトレッド組成物を制御された温度にて、せん断、張力または圧縮した状態で正弦波の形で変化する動的な変形を起こさせる。ウェットグリップと転がり抵抗については、代表的な０℃及び５０℃の各温度における損失モジュラスと損失コンプライアンスの数値から説明されることがよく知られている。例えば、高いウェットグリップを得るためには０℃における損失モジュラス及び損失コンプライアンスの少なくともいずれか一方が高いことが望ましく、転がり抵抗の低減のためには５０℃における損失モジュラス及び損失コンプライアンスの少なくともいずれか一方が低いことが望ましい。
【００１６】
本実施例のゴム組成物は、以下のような粘弾性試験により評価した。プレ張力１０％、動的歪０．５％（二重歪振幅）、周波数１０Ｈｚの条件で、０℃及び５０℃の各温度について、複素モジュラス（Ｅ* ）、動的モジュラス（Ｅ1 ）、損失モジュラス（Ｅ2 ）、損失正接（ＴＤ）＝ｔａｎδ（Ｅ2 ／Ｅ1 ）、損失コンプライアンス（ＬＣ）＝Ｅ2 ／（Ｅ* ）2 を測定した。また、磨耗試験はＤＩＮ５３５６１６に従って行った。
実施例１〜３及び比較例１〜３
表１に示す各成分を配合して、充填剤としてカップルドシリカを配合した実施例１〜３のゴム組成物を調製した。各成分は、２段階混合手順を利用して調製された。第１段階では、組成物を２リットルの実験用密閉式ミキサー中で１２５℃の排出温度まで混合した。混合時間は５．５分間であった。第２段階では、実験用の二つのロールミル上で約５０℃で約５分間混合し、硫黄と促進剤を添加することによって混合を完結した。
【００１７】
また、各実施例についてカップルドシリカに代えて等量のカーボンブラックを配合して、比較例１〜３のゴム組成物を調製した。
尚、表１中、ＳＢＲ（Ａ）とは、スチレン含有率１５％の溶液重合ＳＢＲをいい、ＳＢＲ（Ｂ）とは、スチレン含有率３０％の溶液重合ＳＢＲ１００重量部当たり３７．５重量部のアロマチックオイルで油展したものを示す。ＳＢＲ１７１２とは、スチレン含有率２３．５％の乳化重合ＳＢＲ１００重量部当たり３７．５重量部のアロマチックオイルで油展したものを示す。ＳＢＲ（Ｃ）は、スチレン含有率２５％の溶液重合ＳＢＲ１００重量部当たり３７．５重量部のアロマチックオイルで油展したものを示す。カップルドシリカとしては、沈降シリカで、表面積１７５ｍ2 ／ｇの１１．３％をビス（３−トリエトキシシリルプロピル）−テトラサルファイドで予めカップリング反応させたもので、デグッサ社（Ｄｅｇｕｓｓａ ＡＧ）（ドイツ、フランクフルト）製のカプシル８１１３（Ｃｏｕｐｓｉｌ ８１１３）として市販されているものを用いた。また、６ＰＰＤとは、Ｎ−（１，３−ジメチルブチル）−Ｎ´−フェニル−Ｐ−フェニレンジアミンであり、ＣＢＳとは、Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンズチアゾールスルフェンアミドを示している。ＴＢＢＳとは、Ｎ−ｔ−ブチルベンゾチアゾールスルフェンアミドであり、ＤＰＧとは、ジフェニルグアニジンを示している。
【００１８】
【表１】
【００１９】
実施例１〜３及び比較例１〜３のゴム組成物を、金型中で１６５℃にて２０分間加硫して、加硫ゴム試験片を作成した。
この加硫ゴム試験片について、上記の方法に基づいて粘弾性試験及び磨耗試験を行った。試験結果を表２に示す。
【００２０】
【表２】
【００２１】
表２の実施例１及び比較例１の結果から、カーボンブラックに代えて等量のカップルドシリカ（シリカ６８．０重量部とカップリング剤７．７重量部）を添加すると、５０℃において損失モジュラス（Ｅ2 ）が４０％減少し、損失コンプライアンス（ＬＣ）も２０％減少しており、実施例１の組成物から作成されたタイヤトレッドの転がり抵抗が低減することが分かる。
また、０℃において、実施例１は損失コンプライアンスの増大と損失モジュラスの減少とが好ましくバランスしている。従って、ウェットグリップを高く保持できる。また、実施例１の組成物の耐磨耗性は改善されていることがわかる。
【００２２】
同様に、実施例２及び実施例３のゴム組成物についても、カーボンブラックに代えて等量のカップルドシリカ（シリカ５０．０重量部とカップリング剤５．５重量部）を添加すると、５０℃における損失モジュラス（Ｅ2 ）及び損失コンプライアンス（ＬＣ）がかなり低下し、実施例２及び実施例３のゴム組成物から作成されるタイヤトレッドの転がり抵抗が低減することが分かる。また、実施例２及び実施例３のゴム組成物は、０℃においては損失モジュラスと損失コンプライアンスとが好ましくバランスしている。
【００２３】
また、ゴム系重合体について、乳化重合ＳＢＲ（実施例２）においては、Ｅ2
が増大してＬＣの減少を埋め合わせるが、溶液重合ＳＢＲ（実施例３）においてはＬＣが増大してＥ2 の減少を埋め合わせたことがわかる。また、溶液重合ＳＢＲを用いた場合（実施例３）における耐磨耗性は向上した。一方、乳化重合ＳＢＲを用いた場合（実施例２）、比較例２よりも耐磨耗性は低下する結果となったが、体積減量は小さく許容できる。
次に、シリカとカップリング剤とを予め結合させないで別々に配合し、２段階混合手法を利用して調製した組成物の実施例について説明する。
【００２４】
実施例４、５及び比較例４
表３に示す各成分を、２段階混合手法において第１段階の排出温度が異なる実施例４、５のゴム組成物を調製した。すなわち、第１段階で各組成物はそれぞれ２リットルの実験用密閉式ミキサー中で、表１に示す排出温度まで表１に示す混合時間だけ混合し、第２段階で、実験用の二つのロールミル中で約５０℃にて約５分間に硫黄と促進剤を添加することによって混合を完結した。比較例として、シリカ及びカップリング剤に代えて、等量のカーボンブラックを配合し、実施例４と同様の条件で混合して、比較例４のゴム組成物を調製した。
【００２５】
【表３】
【００２６】
表３中、ゴム系重合体として用いたＳＢＲ（Ａ），ＳＢＲ（Ｂ）は、実施例１で用いたものと同じである。シリカは、表面積１７５ｍ2 ／ｇの沈降シリカで、デグッサ社からウルトラシルＶＮ３（Ｕｌｔｒａｓｉｌ ＶＮ３）として市販されているものを使用した。カップリング剤としては、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とＮ３３０カーボンブラックとを５０対５０で混合したもので、デグッサ社からＸ−５０Ｓとして市販されているものを用いた。
【００２７】
調製した実施例４、５及び比較例４のゴム組成物を、金型中で１６５℃にて２０分間加硫して、加硫ゴム試験片を作成した。このゴム試験片について、実施例１と同様の粘弾性試験及び磨耗試験を行った。結果を表４に示す。
【００２８】
【表４】
【００２９】
表４から、カーボンブラックに代えてシリカ及びカップリング剤を添加すると（実施例４及び実施例５）、５０℃における損失モジュラス（Ｅ2 ）と損失コンプライアンス（ＬＣ）が低下し、実施例４及び実施例５から作成されるタイヤトレッドの転がり抵抗が減少することがわかる。
また、第１段階を１２５℃という比較的低温でシリカを混合する（実施例５）方が、高温で混合した場合（実施例４）よりも動的モジュラス（Ｅ* ）が好適に維持されることがわかる。このことから、本発明のゴム組成物で作成されるタイヤ取扱い特性が、カーボンブラックを配合したゴム組成物（比較例４）程度の水準に維持できることがわかる。さらに、比較的低温でシリカを混合することも０℃におけるＥ2 とＬＣとが満足し得る程にバランスすることがわかり、このことはウェットグリップに有利になる。また、実施例５の組成物の耐磨耗性は、カーボンブラック配合のゴム組成物（比較例４）に匹敵する水準に維持されることがわかる。
【００３０】
実施例６及び比較例５
表７に示す配合組成を有する実施例６のゴム組成物を調製した。これは、ゴム系重合体として、スチレン含有率４０％の溶液重合ＳＢＲ１００重量部あたり４４重量部のアロマチックオイルで油展したもの（ＳＢＲ（Ｄ））と、スチレン含有率３１％の溶液重合ＳＢＲ１００重量部あたり３７．５重量部のアロマチックオイルで油展したもの（ＳＢＲ（Ｅ））との混合物を用いたものである。用いたアロマチックオイルは、比重が０．９７で粘度（１００℃）が５５ｃｓｔである。カーボンブラックとしては、ヨウ素吸着による表面積が１６０ｍｇ／ｇのものを用いた。加硫促進剤はＣＢＳ（Ｎ−シクロヘキシルベンゾチアゾールスルフェンアミド）を用いた。シリカは、実施例４、５で使用したデグッサ社のウルトラシルＶＮ３（表面積が１７５ｍ2 ／ｇ）を用いた。カップリング剤は、実施例４、５で使用したデグッサ社製のＸ−５０Ｓを用いた。
【００３１】
尚、比較例として、シリカの代わりに等量のカーボンブラックを配合したゴム組成物（比較例５）を調製した。
【００３２】
【表５】
【００３３】
組成物は２段階法により混合された。すなわち、ゴム系重合体、充填剤及びカップリング剤をまず配合し、次いでオイル、そして賦活剤及び保護剤を配合し、排出温度は約１２５℃とした。第２段階では、促進剤及び加硫剤が組成物に添加混合され、最終的な排出温度を約１０５℃とした。混合した組成物を１６５℃において２０分間硬化して得られた加硫ゴムについて、粘弾性特性を測定した。測定結果を表６に示す。
【００３４】
【表６】
【００３５】
表６からわるように、カーボンブラックに代えてシリカを配合することにより、０℃におけるｔａｎδが高くなり、すなわちグリップが良好となり、５０℃における低いｔａｎδ（低い転がり抵抗に対応）と好ましいバランスが得られる。 次に、本発明のゴム組成物を用いて作成した高性能タイヤの実施例について、説明する。
実施例７
表７に示す各成分を２段階法で混合して、実施例７のゴム組成物を調製した。ゴム系重合体としては、スチレン含有率４０％の乳化重合ＳＢＲ１００重量部あたり３７．５重量部のオイルで油展したもの（表５中、「乳化重合ＳＢＲ」として表示）を用いた。シリカは、実施例４〜６で使用したデグッサ社のウルトラシルＶＮ３（表面積が１７５ｍ2 ／ｇ）を用いた。カップリング剤は、実施例４〜６で使用したデグッサ社製のＸ−５０Ｓを用いた。用いたアロマチックオイルは、実施例６と同じものである（比重が０．９７で粘度（１００℃）が５５ｃｓｔ）。
【００３６】
組成物は実施例６と同様の方法により混合された。すなわち、ゴム系重合体、充填剤及びカップリング剤をまず配合し、次いでオイル、そして賦活剤及び保護剤を配合し、排出温度は約１２５℃とした。第２段階では、促進剤及び加硫剤が組成物に添加混合され、最終的な排出温度を約１０５℃とした。
【００３７】
【表７】
【００３８】
このゴム組成物を、トレッド部分に用いたタイヤを成形した。加硫は約１７０℃で行った。タイヤのトレッドには、深さ６ｍｍの標準ウェットグリップトレッドパターンが形成された。
このようにして作成したタイヤについて、制御されたウェット試験によって試験した。１セットをスポーツカーに取付け、同様のウェット条件で同様のトレッドパターン及び深さを有する１セットの標準ウェットグリップタイヤの試験結果と比較した。
【００３９】
本発明のタイヤに関する標準試験コースの１ｍ当たりの平均時間は１４．７８秒であり、標準タイヤの平均時間１６．１４秒よりも著しく短かった。
さらにウェット条件下でドライバー試験を行い、同様に試験を行った１セットの標準タイヤと比較した。標準タイヤに関して最も速かったのは１ｍ当たり１０．６秒であり、本発明のタイヤに関して最も速かったのは１ｍ当たり９．８２秒であり、本発明のタイヤの方が短かった。このことは、ドライバー反応が制動、転向及び特にけん引の性能において、本発明のタイヤについて顕著な改善が得られ非常に有利であったことを意味する。
【００４０】
また、加硫ゴムについて実施例１と同様にして、０℃におけるｔａｎδを測定したところ、０．４８であった。通常の配合により得られる加硫ゴムの０℃におけるｔａｎδは０．４２であった。０℃におけるｔａｎδの値が一般にグリップの指標として利用されており、０℃におけるｔａｎδの値が大きい程グリップが良好といえる。実施例７のゴム組成物の方がｔａｎδの値が大きく、上記のタイヤ試験の結果が確認できる。
実施例８
カップルドシリカを用いた高性能用タイヤに好適な実施例８のゴム組成物の配合組成は表８に示す通りである。ゴム系重合体としては、実施例７で用いた乳化重合ＳＢＲ、すなわちスチレン含有率４０％の乳化重合ＳＢＲ１００重量部当たり３７．５重量部のオイルで油展したものを用いた。カップルドシリカとしては、実施例１〜３で使用したデグッサ社のカプシル８１１３を用いた。アロマチックオイルは、実施例６，７で使用したものと同じものを用いた。
【００４１】
組成物は単一段階法によって配合した。すなわち、まずゴム系重合体、カーボンブラック及びカップルドシリカを混合し、次いでオイルそれから賦活剤、加工助剤及び保護助剤を添加し、最後に加硫剤及び促進剤を添加した。ブレンダーからの排出温度は約１０５℃とした。
【００４２】
【表８】
【００４３】
このゴム組成物を、トレッドに用いたタイヤを成形した。加硫は約１７０℃で行った。実施例７と同じトレッドパターンを形成した。
このようにして作成されたタイヤを高性能車に装着して、ウェット試験トラック上で試験した。比較例として、標準的なウェットグリップタイヤを装着して、同様に試験を行った。
本発明のタイヤの１ｍ当たりのラップ平均時間は１４．６７秒で、比較例の標準タイヤに関する１ｍ当たりのラップ平均時間１６．１４秒と比べて著しく短かった。
【００４４】
【発明の効果】
本発明のゴム組成物を用いた加硫ゴムの粘弾性特性は、０℃及び５０℃の各温度におけるｔａｎδと損失コンプライアンスが好ましくバランスしており、グリップが良好で転がり抵抗が低い。従って、本発明のゴム組成物を用いれば、グリップと耐磨耗性とが好ましくバランスを保ちながら転がり抵抗の低減を図ることができる高性能タイヤを提供することができる。
従って、本発明のゴム組成物をトレッド部分に用いて作成したタイヤは、耐磨耗性、グリップに優れ、しかも転がり抵抗が小さく、低燃費車両の要求を満足することができる。
【００４５】
また、本発明のゴム組成物で構成されるトレッドを有するモーターサイクルタイヤ及び自動車タイヤは、一般的な配合のゴム組成物で構成される高性能タイヤと比較してウェットグリップが改善される。
【産業上の利用分野】
本発明はゴム組成物、特に加硫可能なゴム組成物、例えばタイヤトレッド用ゴム組成物及び該ゴム組成物を用いたタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
燃料の消費量を減少させるためには自動車タイヤの転がり抵抗を減少させることが望ましいことはよく知られているが、転がり抵抗を減少させる一般的な配合のゴム組成物では、タイヤグリップ及び耐磨耗性の少なくともいずれか一方が低下する。
タイヤの転がり抵抗を減少させるための従来のゴム組成物としては、充填剤として比較的表面積の小さいカーボンブラックを添加し、そしてガラス転移温度が比較的低い重合体を使用して、トレッド組成物中のカーボンブラックの量を減少させたゴム組成物がある。しかし、かかるゴム組成物は、タイヤのウェットグリップの望ましくない低下を招き、満足し得るものではない。
【０００３】
一方、タイヤのトレッドにおいて、転がり抵抗及び耐磨耗性の他、ウェット条件下のグリップも重要な特性の一つである。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、特性が全体的に良好にバランスされたもの、特にウェットグリップ及び耐磨耗性などの他の特性を犠牲にしないで転がり抵抗を改善、すなわち低減するタイヤトレッド用ゴム組成物及びタイヤを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、タイヤトレッド組成物中に充填剤としてシリカを、カップリング剤とともに配合すると、タイヤの特性に好ましい効果をもたらすことを見出し、本発明の完成に到った。
すなわち、本発明のゴム組成物は、ゴム系重合体、加硫剤、充填剤、及びカップリング剤を含有する加硫可能なゴム組成物において、前記ゴム系重合体は乳化重合又は溶融重合されスチレン含有率が２０〜５０％であるスチレン−ブタジエン共重合体を５０重量％以上含み、前記カップリング剤は、前記シリカ及びゴム系重合体と反応することができる少なくとも２官能性を有するビス（３−トリエトキシ−シリルプロピル）テトラスルフィドであり、前記ゴム系重合体、加硫剤、充填材及びカップリング剤を２段階の混合プロセスにより混合してなり、この混合プロセスは、ゴム系重合体、充填材、及びカップリング剤を１００〜１３０℃で混合する第１段階と、加硫剤を添加し前記第１段階よりも低い温度で混合する第２段階とからなることを特徴とする。
【０００５】
また、本発明のゴム組成物の製造方法は、ゴム系重合体、加硫剤、充填剤、及びカップリング剤を機械的に混合してなる加硫可能なゴム組成物の製造方法において、前記ゴム系重合体は乳化重合又は溶融重合されスチレン含有率が２０〜５０％であるスチレン−ブタジエン共重合体を５０重量％以上含み、前記充填材はシリカを含み、前記カップリング剤は、前記シリカ及び前記ゴム系重合体と反応することができる少なくとも２官能性を有するビス（３−トリエトキシ−シリルプロピル）テトラスルフィドであり、前記ゴム系重合体、加硫剤、充填材及びカップリング剤を２段階の混合プロセスにより混合してなり、この混合プロセスは、ゴム系重合体、充填材、及びカップリング剤を１００〜１３０℃で混合する第１段階と、加硫剤を添加し前記第１段階よりも低い温度で混合する第２段階とからなることを特徴とする。
【０００６】
本発明に用いられるゴム系重合体は、タイヤトレッドあるいは転がり抵抗が小さいという特性が役立つタイヤの任意の他の部分、例えばアンダートレッドまたはサイドウォールに好適に用いられる重合体であればよいが、スチレン−ブタジエン共重合体（以下、ＳＢＲという）が少なくとも２５重量％以上、特に５０重量％以上であることが好ましく、ゴム系重合体の全成分をＳＢＲで構成してもよい。ＳＢＲとしては、溶液重合されたスチレン−ブタジエン共重合体（以下、溶液重合ＳＢＲという）、乳化重合されたスチレン−ブタジエン共重合体（以下、乳化重合ＳＢＲという）のいずれでもよいが、乳化重合ＳＢＲが好ましい。また、ＳＢＲのスチレン含有率は、２０〜５０％、特に３０〜４５％が好ましい。
【０００７】
ゴム系重合体がＳＢＲと他のゴム成分との混合物で構成される場合、他のゴム成分としては、例えば、ポリブタジエンホモポリマー、ビニルポリブタジエン、又はこれらの混合物が配合され得る。
前記シリカとしては、６０〜３００ｍ2 ／ｇ、特に８０〜２５０ｍ2 ／ｇの窒素表面積を有することが好ましく、沈降シリカを用いることが好ましい。シリカは、ゴム系重合体１００重量部当たり１５〜１６０重量部含有されていることが好ましく、特にゴム系重合体１００重量部当たり３０〜１２０重量部、例えば、３０〜８０重量部含有されていることが好ましい。
【０００８】
シリカは、カップリング剤と別々に単体として配合してもよいし、予めカップリング剤によりカップリング結合されシリカ（以下、これを「カップルドシリカ」という）として配合してもよい。カップルドシリカとは、シリカをゴム組成物中に配合させる前にカップリング剤で処理したもので、例えば周囲温度にてシリカとカップリング剤とを物理的に混合した後、該混合物を昇温してカップリング反応を促進することによって得られる。
カップリング剤としては、シリカ及びゴム系重合体と反応できる少なくとも２官能性のものが用いられる。具体的には、シランカップリング剤又はジルコニウム酸塩が用いられる。例えば加硫剤が硫黄の場合には、特にビス（３−トリエトキシ−シリルプロピル）−テトラサルファイドまたはメルカプトプロピルトリエトキシシランが好ましく用いられる。これらのカップリング剤は、アルコキシ部分がカップリング反応においてシリカと反応及び結合し、サルファイド部分は加硫反応においてゴム系重合体と反応する。上記カップリング剤の他、例えばビニルトリエトキシシランなどのビニルシラン、チオシアナート−プロピル−トリエトキシシラン等のチオシアナートトリエトキシシラン、またはジルコニウムジネオアルカナートジ（３−メルカプト）プロピオナート−０等のジルコニウム酸塩のカップリング剤が用いられる。
【０００９】
カップリング剤の含有量は、シリカ含有量の２〜２０重量％、例えば２〜１８．５重量％が好ましく、特に５〜１５重量％であることが好ましい。
充填剤としては、シリカ単体又はカップルドシリカ単独でもよいが、必要に応じて他の充填剤が混合され得る。特に耐磨耗性を改善し、組成物を着色するためにカーボンブラックを混合することが好ましい。
充填剤としてカーボンブラックとシリカとを混合して配合する場合には、組成物中の充填剤の含有総量は、ゴム１００重量部に対して４０〜１６０重量部が好ましく、カーボンブラックは少なくとも３重量部含有することが好ましい。
【００１０】
本発明のゴム組成物には、さらにオイルを配合することが好ましい。オイルとしては、アロマチックオイルが好ましく用いられる。アロマチックオイルは従来公知のものを使用することができ、特に比重０．９５〜１．０のアロマチックオルを用いることが好ましい。オイルの配合量は、ゴム系重合体１００重量部に対して少なくとも４０重量部、特に、少なくとも６０重量部であることが好ましく、好ましい範囲としては、６０〜１８０重量部、特に８０〜１５０重量部である。
【００１１】
尚、ゴムが油展ゴムである場合、ここに列記されている非オイル成分の比率は、エキステンダーオイルを除いたゴム系重合体単独の含有量に対する数値である。含まれているオイルの比率についての言及は全オイル含有量、すなわち油展ゴムに用いられるエキステンダーオイルの量と添加剤として単独に添加されたオイルの添加量との合計についての数値である。
加硫剤は硫黄または硫黄含有化合物であることが好ましいが、任意の他の好適な加硫剤、例えば、フェノール樹脂または過酸化物も使用できる。加硫剤は、初期に他の成分を機械的に混合した後、混合段階終期に組成物に添加してもよいし、好ましくはその後で行う混合段階で添加する。
【００１２】
本発明のゴム組成物には、上記成分の他、ゴム工業で通常用いられる添加剤、例えば、加硫促進剤、賦活剤、増量剤及び老化防止剤が、必要に応じて配合され得る。
本発明のゴム組成物は、上記各成分を配合し、これを機械的に混合して得られる。本発明のゴム組成物は、充填剤としてシリカを含有していることから、通常必要な温度よりも低い温度で混合することができる。例えば、一般的なトレッドゴム組成物については約１６０℃で混合を行うが、本発明の組成物の場合、約１２５℃で満足し得る程に混合することができる。本発明における組成物の機械的混合は、一般的な混合温度で混合してもよいが、通常、組成物の温度を１３０℃以下に保持して行う。例えば、１００℃程度又はそれ以下の温度で行うこともできるが、１００℃〜１２０℃又は１２５℃で混合することが好ましい。
【００１３】
ここで、組成物の機械的混合は、充填剤としてカップルドシリカを使用する場合には、ゴム系重合体、カーボンブラック及びカップルドシリカを単一段階でまず混合し、次いでオイル、そして賦活剤を添加し、老化防止剤や紫外線保護剤などの処理剤及び保護剤を添加し、最後に促進剤を添加することにより行われる。ブレンダーからの排出温度は前述のように約１１０℃から１２０℃または１２５℃までの温度であることが好ましい。
一方、シリカとカップリング剤を別々に配合するときには、機械的混合は２段階操作で行われる。第１段階においてはゴム系重合体、シリカ、カップリング剤及びカーボンブラックを混合し、次いでオイルそして賦活剤、加工助剤及び保護剤を添加する。第１段階における排出温度は、約１２５℃〜１３０℃が好ましい。
【００１４】
第２段階では、加硫剤及び促進剤を添加し、排出温度は第１段階よりも低い温度、例えば１０５℃が適用される。
シリカとカップリング剤を別々に配合する場合、カップリング剤とシリカとのカップリングは、機械的混合段階中及び／又は加硫段階で行われる。一方、重合体とカップリング剤との反応は、低温で行う機械的混合段階では行われず、通常、組成物が加硫温度に加熱されると加硫段階中に起こる。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明の実施例を基づいて説明する。
一般に、タイヤトレッド用ゴム組成物の転がり抵抗及びグリップ特性を実証するために、実験室の条件下で組成物を粘弾性試験に供し、この試験において現れるヒステリシス特性からタイヤ特性を予測することが通常行われている。この試験はトレッド組成物を制御された温度にて、せん断、張力または圧縮した状態で正弦波の形で変化する動的な変形を起こさせる。ウェットグリップと転がり抵抗については、代表的な０℃及び５０℃の各温度における損失モジュラスと損失コンプライアンスの数値から説明されることがよく知られている。例えば、高いウェットグリップを得るためには０℃における損失モジュラス及び損失コンプライアンスの少なくともいずれか一方が高いことが望ましく、転がり抵抗の低減のためには５０℃における損失モジュラス及び損失コンプライアンスの少なくともいずれか一方が低いことが望ましい。
【００１６】
本実施例のゴム組成物は、以下のような粘弾性試験により評価した。プレ張力１０％、動的歪０．５％（二重歪振幅）、周波数１０Ｈｚの条件で、０℃及び５０℃の各温度について、複素モジュラス（Ｅ* ）、動的モジュラス（Ｅ1 ）、損失モジュラス（Ｅ2 ）、損失正接（ＴＤ）＝ｔａｎδ（Ｅ2 ／Ｅ1 ）、損失コンプライアンス（ＬＣ）＝Ｅ2 ／（Ｅ* ）2 を測定した。また、磨耗試験はＤＩＮ５３５６１６に従って行った。
実施例１〜３及び比較例１〜３
表１に示す各成分を配合して、充填剤としてカップルドシリカを配合した実施例１〜３のゴム組成物を調製した。各成分は、２段階混合手順を利用して調製された。第１段階では、組成物を２リットルの実験用密閉式ミキサー中で１２５℃の排出温度まで混合した。混合時間は５．５分間であった。第２段階では、実験用の二つのロールミル上で約５０℃で約５分間混合し、硫黄と促進剤を添加することによって混合を完結した。
【００１７】
また、各実施例についてカップルドシリカに代えて等量のカーボンブラックを配合して、比較例１〜３のゴム組成物を調製した。
尚、表１中、ＳＢＲ（Ａ）とは、スチレン含有率１５％の溶液重合ＳＢＲをいい、ＳＢＲ（Ｂ）とは、スチレン含有率３０％の溶液重合ＳＢＲ１００重量部当たり３７．５重量部のアロマチックオイルで油展したものを示す。ＳＢＲ１７１２とは、スチレン含有率２３．５％の乳化重合ＳＢＲ１００重量部当たり３７．５重量部のアロマチックオイルで油展したものを示す。ＳＢＲ（Ｃ）は、スチレン含有率２５％の溶液重合ＳＢＲ１００重量部当たり３７．５重量部のアロマチックオイルで油展したものを示す。カップルドシリカとしては、沈降シリカで、表面積１７５ｍ2 ／ｇの１１．３％をビス（３−トリエトキシシリルプロピル）−テトラサルファイドで予めカップリング反応させたもので、デグッサ社（Ｄｅｇｕｓｓａ ＡＧ）（ドイツ、フランクフルト）製のカプシル８１１３（Ｃｏｕｐｓｉｌ ８１１３）として市販されているものを用いた。また、６ＰＰＤとは、Ｎ−（１，３−ジメチルブチル）−Ｎ´−フェニル−Ｐ−フェニレンジアミンであり、ＣＢＳとは、Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンズチアゾールスルフェンアミドを示している。ＴＢＢＳとは、Ｎ−ｔ−ブチルベンゾチアゾールスルフェンアミドであり、ＤＰＧとは、ジフェニルグアニジンを示している。
【００１８】
【表１】
実施例１〜３及び比較例１〜３のゴム組成物を、金型中で１６５℃にて２０分間加硫して、加硫ゴム試験片を作成した。
この加硫ゴム試験片について、上記の方法に基づいて粘弾性試験及び磨耗試験を行った。試験結果を表２に示す。
【００２０】
【表２】
表２の実施例１及び比較例１の結果から、カーボンブラックに代えて等量のカップルドシリカ（シリカ６８．０重量部とカップリング剤７．７重量部）を添加すると、５０℃において損失モジュラス（Ｅ2 ）が４０％減少し、損失コンプライアンス（ＬＣ）も２０％減少しており、実施例１の組成物から作成されたタイヤトレッドの転がり抵抗が低減することが分かる。
また、０℃において、実施例１は損失コンプライアンスの増大と損失モジュラスの減少とが好ましくバランスしている。従って、ウェットグリップを高く保持できる。また、実施例１の組成物の耐磨耗性は改善されていることがわかる。
【００２２】
同様に、実施例２及び実施例３のゴム組成物についても、カーボンブラックに代えて等量のカップルドシリカ（シリカ５０．０重量部とカップリング剤５．５重量部）を添加すると、５０℃における損失モジュラス（Ｅ2 ）及び損失コンプライアンス（ＬＣ）がかなり低下し、実施例２及び実施例３のゴム組成物から作成されるタイヤトレッドの転がり抵抗が低減することが分かる。また、実施例２及び実施例３のゴム組成物は、０℃においては損失モジュラスと損失コンプライアンスとが好ましくバランスしている。
【００２３】
また、ゴム系重合体について、乳化重合ＳＢＲ（実施例２）においては、Ｅ2
が増大してＬＣの減少を埋め合わせるが、溶液重合ＳＢＲ（実施例３）においてはＬＣが増大してＥ2 の減少を埋め合わせたことがわかる。また、溶液重合ＳＢＲを用いた場合（実施例３）における耐磨耗性は向上した。一方、乳化重合ＳＢＲを用いた場合（実施例２）、比較例２よりも耐磨耗性は低下する結果となったが、体積減量は小さく許容できる。
次に、シリカとカップリング剤とを予め結合させないで別々に配合し、２段階混合手法を利用して調製した組成物の実施例について説明する。
【００２４】
実施例４、５及び比較例４
表３に示す各成分を、２段階混合手法において第１段階の排出温度が異なる実施例４、５のゴム組成物を調製した。すなわち、第１段階で各組成物はそれぞれ２リットルの実験用密閉式ミキサー中で、表１に示す排出温度まで表１に示す混合時間だけ混合し、第２段階で、実験用の二つのロールミル中で約５０℃にて約５分間に硫黄と促進剤を添加することによって混合を完結した。比較例として、シリカ及びカップリング剤に代えて、等量のカーボンブラックを配合し、実施例４と同様の条件で混合して、比較例４のゴム組成物を調製した。
【００２５】
【表３】
表３中、ゴム系重合体として用いたＳＢＲ（Ａ），ＳＢＲ（Ｂ）は、実施例１で用いたものと同じである。シリカは、表面積１７５ｍ2 ／ｇの沈降シリカで、デグッサ社からウルトラシルＶＮ３（Ｕｌｔｒａｓｉｌ ＶＮ３）として市販されているものを使用した。カップリング剤としては、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とＮ３３０カーボンブラックとを５０対５０で混合したもので、デグッサ社からＸ−５０Ｓとして市販されているものを用いた。
【００２７】
調製した実施例４、５及び比較例４のゴム組成物を、金型中で１６５℃にて２０分間加硫して、加硫ゴム試験片を作成した。このゴム試験片について、実施例１と同様の粘弾性試験及び磨耗試験を行った。結果を表４に示す。
【００２８】
【表４】
表４から、カーボンブラックに代えてシリカ及びカップリング剤を添加すると（実施例４及び実施例５）、５０℃における損失モジュラス（Ｅ2 ）と損失コンプライアンス（ＬＣ）が低下し、実施例４及び実施例５から作成されるタイヤトレッドの転がり抵抗が減少することがわかる。
また、第１段階を１２５℃という比較的低温でシリカを混合する（実施例５）方が、高温で混合した場合（実施例４）よりも動的モジュラス（Ｅ* ）が好適に維持されることがわかる。このことから、本発明のゴム組成物で作成されるタイヤ取扱い特性が、カーボンブラックを配合したゴム組成物（比較例４）程度の水準に維持できることがわかる。さらに、比較的低温でシリカを混合することも０℃におけるＥ2 とＬＣとが満足し得る程にバランスすることがわかり、このことはウェットグリップに有利になる。また、実施例５の組成物の耐磨耗性は、カーボンブラック配合のゴム組成物（比較例４）に匹敵する水準に維持されることがわかる。
【００３０】
実施例６及び比較例５
表７に示す配合組成を有する実施例６のゴム組成物を調製した。これは、ゴム系重合体として、スチレン含有率４０％の溶液重合ＳＢＲ１００重量部あたり４４重量部のアロマチックオイルで油展したもの（ＳＢＲ（Ｄ））と、スチレン含有率３１％の溶液重合ＳＢＲ１００重量部あたり３７．５重量部のアロマチックオイルで油展したもの（ＳＢＲ（Ｅ））との混合物を用いたものである。用いたアロマチックオイルは、比重が０．９７で粘度（１００℃）が５５ｃｓｔである。カーボンブラックとしては、ヨウ素吸着による表面積が１６０ｍｇ／ｇのものを用いた。加硫促進剤はＣＢＳ（Ｎ−シクロヘキシルベンゾチアゾールスルフェンアミド）を用いた。シリカは、実施例４、５で使用したデグッサ社のウルトラシルＶＮ３（表面積が１７５ｍ2 ／ｇ）を用いた。カップリング剤は、実施例４、５で使用したデグッサ社製のＸ−５０Ｓを用いた。
【００３１】
尚、比較例として、シリカの代わりに等量のカーボンブラックを配合したゴム組成物（比較例５）を調製した。
【００３２】
【表５】
組成物は２段階法により混合された。すなわち、ゴム系重合体、充填剤及びカップリング剤をまず配合し、次いでオイル、そして賦活剤及び保護剤を配合し、排出温度は約１２５℃とした。第２段階では、促進剤及び加硫剤が組成物に添加混合され、最終的な排出温度を約１０５℃とした。混合した組成物を１６５℃において２０分間硬化して得られた加硫ゴムについて、粘弾性特性を測定した。測定結果を表６に示す。
【００３４】
【表６】
表６からわるように、カーボンブラックに代えてシリカを配合することにより、０℃におけるｔａｎδが高くなり、すなわちグリップが良好となり、５０℃における低いｔａｎδ（低い転がり抵抗に対応）と好ましいバランスが得られる。 次に、本発明のゴム組成物を用いて作成した高性能タイヤの実施例について、説明する。
実施例７
表７に示す各成分を２段階法で混合して、実施例７のゴム組成物を調製した。ゴム系重合体としては、スチレン含有率４０％の乳化重合ＳＢＲ１００重量部あたり３７．５重量部のオイルで油展したもの（表５中、「乳化重合ＳＢＲ」として表示）を用いた。シリカは、実施例４〜６で使用したデグッサ社のウルトラシルＶＮ３（表面積が１７５ｍ2 ／ｇ）を用いた。カップリング剤は、実施例４〜６で使用したデグッサ社製のＸ−５０Ｓを用いた。用いたアロマチックオイルは、実施例６と同じものである（比重が０．９７で粘度（１００℃）が５５ｃｓｔ）。
【００３６】
組成物は実施例６と同様の方法により混合された。すなわち、ゴム系重合体、充填剤及びカップリング剤をまず配合し、次いでオイル、そして賦活剤及び保護剤を配合し、排出温度は約１２５℃とした。第２段階では、促進剤及び加硫剤が組成物に添加混合され、最終的な排出温度を約１０５℃とした。
【００３７】
【表７】
このゴム組成物を、トレッド部分に用いたタイヤを成形した。加硫は約１７０℃で行った。タイヤのトレッドには、深さ６ｍｍの標準ウェットグリップトレッドパターンが形成された。
このようにして作成したタイヤについて、制御されたウェット試験によって試験した。１セットをスポーツカーに取付け、同様のウェット条件で同様のトレッドパターン及び深さを有する１セットの標準ウェットグリップタイヤの試験結果と比較した。
【００３９】
本発明のタイヤに関する標準試験コースの１ｍ当たりの平均時間は１４．７８秒であり、標準タイヤの平均時間１６．１４秒よりも著しく短かった。
さらにウェット条件下でドライバー試験を行い、同様に試験を行った１セットの標準タイヤと比較した。標準タイヤに関して最も速かったのは１ｍ当たり１０．６秒であり、本発明のタイヤに関して最も速かったのは１ｍ当たり９．８２秒であり、本発明のタイヤの方が短かった。このことは、ドライバー反応が制動、転向及び特にけん引の性能において、本発明のタイヤについて顕著な改善が得られ非常に有利であったことを意味する。
【００４０】
また、加硫ゴムについて実施例１と同様にして、０℃におけるｔａｎδを測定したところ、０．４８であった。通常の配合により得られる加硫ゴムの０℃におけるｔａｎδは０．４２であった。０℃におけるｔａｎδの値が一般にグリップの指標として利用されており、０℃におけるｔａｎδの値が大きい程グリップが良好といえる。実施例７のゴム組成物の方がｔａｎδの値が大きく、上記のタイヤ試験の結果が確認できる。
実施例８
カップルドシリカを用いた高性能用タイヤに好適な実施例８のゴム組成物の配合組成は表８に示す通りである。ゴム系重合体としては、実施例７で用いた乳化重合ＳＢＲ、すなわちスチレン含有率４０％の乳化重合ＳＢＲ１００重量部当たり３７．５重量部のオイルで油展したものを用いた。カップルドシリカとしては、実施例１〜３で使用したデグッサ社のカプシル８１１３を用いた。アロマチックオイルは、実施例６，７で使用したものと同じものを用いた。
【００４１】
組成物は単一段階法によって配合した。すなわち、まずゴム系重合体、カーボンブラック及びカップルドシリカを混合し、次いでオイルそれから賦活剤、加工助剤及び保護助剤を添加し、最後に加硫剤及び促進剤を添加した。ブレンダーからの排出温度は約１０５℃とした。
【００４２】
【表８】
このゴム組成物を、トレッドに用いたタイヤを成形した。加硫は約１７０℃で行った。実施例７と同じトレッドパターンを形成した。
このようにして作成されたタイヤを高性能車に装着して、ウェット試験トラック上で試験した。比較例として、標準的なウェットグリップタイヤを装着して、同様に試験を行った。
本発明のタイヤの１ｍ当たりのラップ平均時間は１４．６７秒で、比較例の標準タイヤに関する１ｍ当たりのラップ平均時間１６．１４秒と比べて著しく短かった。
【００４４】
【発明の効果】
本発明のゴム組成物を用いた加硫ゴムの粘弾性特性は、０℃及び５０℃の各温度におけるｔａｎδと損失コンプライアンスが好ましくバランスしており、グリップが良好で転がり抵抗が低い。従って、本発明のゴム組成物を用いれば、グリップと耐磨耗性とが好ましくバランスを保ちながら転がり抵抗の低減を図ることができる高性能タイヤを提供することができる。
従って、本発明のゴム組成物をトレッド部分に用いて作成したタイヤは、耐磨耗性、グリップに優れ、しかも転がり抵抗が小さく、低燃費車両の要求を満足することができる。
【００４５】
また、本発明のゴム組成物で構成されるトレッドを有するモーターサイクルタイヤ及び自動車タイヤは、一般的な配合のゴム組成物で構成される高性能タイヤと比較してウェットグリップが改善される。
Claims (8)
- ゴム系重合体、加硫剤、充填剤、及びカップリング剤を含有する加硫可能なゴム組成物において、
前記ゴム系重合体は乳化重合又は溶融重合されスチレン含有率が２０〜５０％であるスチレン−ブタジエン共重合体を５０重量％以上含み、
前記充填材はシリカを含み、
前記カップリング剤は、前記シリカ及びゴム系重合体と反応することができる少なくとも２官能性を有するビス（３−トリエトキシ−シリルプロピル）テトラスルフィドであり、
前記ゴム系重合体、加硫剤、充填材及びカップリング剤を２段階の混合プロセスにより混合してなり、この混合プロセスは、ゴム系重合体、充填材、及びカップリング剤を１００〜１３０℃で混合する第１段階と、加硫剤を添加し前記第１段階よりも低い温度で混合する第２段階とからなる
ことを特徴とするゴム組成物。 - 前記シリカは、ゴム系重合体１００重量部当たり１５〜１６０重量部含有されている
ことを特徴とする請求項１に記載のゴム組成物。 - 前記シリカは、予め前記カップリング剤とカップリングされている
ことを特徴とする請求項１または２に記載のゴム組成物。 - 前記カップリング剤が、前記シリカに対して２〜２０重量％含有されている
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のゴム組成物。 - 充填剤として更にカーボンブラックを含み、
充填剤の含有総量が、ゴム系重合体１００重量部あたり４０〜１６０重量部である
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のゴム組成物。 - オイルをゴム系重合体１００重量部当たり少なくとも４０重量部含有する
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のゴム組成物。 - ゴム系重合体、加硫剤、充填剤、及びカップリング剤を機械的に混合してなる加硫可能なゴム組成物の製造方法において、
前記ゴム系重合体は乳化重合又は溶融重合されスチレン含有率が２０〜５０％であるスチレン−ブタジエン共重合体を５０重量％以上含み、
前記充填材はシリカを含み、
前記カップリング剤は、前記シリカ及び前記ゴム系重合体と反応することができる少なくとも２官能性を有するビス（３−トリエトキシ−シリルプロピル）テトラスルフィドであり、
前記ゴム系重合体、加硫剤、充填材及びカップリング剤を２段階の混合プロセスにより混合してなり、この混合プロセスは、ゴム系重合体、充填材、及びカップリング剤を１００〜１３０℃で混合する第１段階と、加硫剤を添加し前記第１段階よりも低い温度で混合する第２段階とからなる
ことを特徴とするゴム組成物の製造方法。 - 請求項１〜６のいずれか１項に記載のゴム組成物でトレッドを構成した
ことを特徴とするタイヤ。
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