JP4518858B2 - タイヤ用ゴム組成物 - Google Patents
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Description
本発明は、タイヤ用ゴム組成物に関し、更に詳細には、加工性および凝着グリップ力を高め、特に乾燥並びに湿潤路面でのグリップ力の増加を図ったタイヤ用ゴム組成物に関する。
転がり摩擦抵抗性と共に引張強度、耐摩耗性および加工性を向上させるために、低分子量および高分子量の芳香族ビニル／共役ジエン共重合体ゴムを混練して得たブレンドゴムにカーボンブラックとシリカを併用配合したタイヤ用等のゴム組成物は、特開平７−２３３２８５号公報に開示されている。しかしながら、当該先行技術におけるゴム組成物では、グリップ性能や加工性が不十分な場合があり、更なる改良が望まれていた。
本発明では、低分子量および高分子量の芳香族ビニル／共役ジエン共重合体ゴムのブレンドゴムとして湿式プリブレンドゴムを用い、更に特定のシリカとカーボンブラック並びに特定のシランカップリング剤とを併用配合することによって、加工性を改良し、かつドライおよびウェットグリップの同時向上を図ったタイヤ用ゴム組成物を提供することを目的とする。
本発明によれば、（１）（Ａ）（ａ）芳香族ビニル単量体単位を１０〜６０重量％含み、共役ジエン単量体単位部分のビニル結合量が４０〜９０％、重量平均分子量が５０００〜１０００００の芳香族ビニル単量体と共役ジエン単量体との共重合体ゴムと、（ｂ）芳香族ビニル単量体単位を５〜５０重量％含み、共役ジエン単量体単位部分のビニル結合量が１０〜９０％、重量平均分子量が７０００００〜２００００００の芳香族ビニル単量体と共役ジエン単量体との共重合体ゴム、からなる湿式プリブレンドゴム１０〜７０重量部、（Ｂ）芳香族ビニル単量体単位を３０〜５０重量％含み、共役ジエン単量体単位部分のビニル結合量が５％以上２０％未満、重量平均分子量が７０００００〜２００００００の芳香族ビニル単量体と共役ジエン単量体との共重合体ゴム３０〜９０重量部および（Ｃ）天然ゴムまたは他の共役ジエン系ゴム０〜２５重量部から構成され、前記ゴム（ｂ）、（Ｂ）および（Ｃ）の合計量が１００重量部であるゴム成分、（２）（Ａ）窒素吸着比表面積（Ｎ2ＳＡ）が１００〜３００ｍ2／ｇのシリカ１０〜１１０重量部および（Ｂ）窒素吸着比表面積（Ｎ2ＳＡ）が７０〜２００ｍ2／ｇのカーボンブラック１０〜１１０重量部からなるフィラー５０〜１２０重量部、および（３）硫黄−硫黄結合を含むシランカップリング剤をシリカに対し２〜１５重量％配合してなるタイヤ用ゴム組成物が提供される。
また、本発明によれば、前記タイヤ用ゴム組成物に、更にアルコキシシリル基またはアシロキシシリル基を有するポリシロキサン化合物をシリカに対し２〜１５重量％配合してなるタイヤ用ゴム組成物が提供される。
本発明では、低分子量と高分子量の芳香族ビニル／共役ジエン共重合体ゴムの湿式プリブレンドゴムを用いることによってグリップ性能と加工性が改良され、またこれに高分子量の芳香族ビニル／共役ジエン共重合体ゴムを併用することによって凝着グリップ力が高められ、特定のシリカ／カーボンブラックを組み合わせ配合することによってグリップと低転がり抵抗とが両立でき、更に特殊加硫系にすることによってゴムの凝集力が高められてグリップが向上し、総じてハイグリップなタイヤ用ゴム組成物が得られることを見出したものである。
本発明のタイヤ用ゴム組成物に用いられるゴム成分（１）としては、（Ａ）（ａ）芳香族ビニル単量体単位を１０〜６０重量％含み、共役ジエン単量体単位部分のビニル結合量が４０〜９０％、重量平均分子量が５０００〜１０００００の芳香族ビニル単量体と共役ジエン単量体との共重合体ゴムと、（ｂ）芳香族ビニル単量体単位を５〜５０重量％含み、共役ジエン単量体単位部分のビニル結合量が１０〜９０％、重量平均分子量が７０００００〜２００００００の芳香族ビニル単量体と共役ジエン単量体との共重合体ゴム、からなる湿式プリブレンドゴム１０〜７０重量部、（Ｂ）芳香族ビニル単量体単位を３０〜５０重量％、共役ジエン単量体単位部分のビニル結合量が５％以上２０％未満、重量平均分子量が７０００００〜２００００００の芳香族ビニル単量体と共役ジエン単量体との共重合体ゴム３０〜９０重量部および（Ｃ）天然ゴムまたは他の共役ジエン系ゴム０〜２５重量部から構成され、前記ゴム（ｂ）、（Ｂ）および（Ｃ）の合計量が１００重量部であるゴム成分が使用される。但し、本発明では、上記（Ａ）の湿式プリブレンドゴムにおける（ａ）の低分子量芳香族ビニル／共役ジエン共重合体ゴムの重量は、ゴム成分の重量としては扱わない。
上記（Ａ）の湿式プリブレンドゴムにおける（ａ）の低分子量芳香族ビニル／共役ジエン共重合体ゴムと（ｂ）の高分子量芳香族ビニル／共役ジエン共重合体ゴムとの混合比（重量比）は、（ａ）：（ｂ）＝５〜３０：９５〜７０とすることがタイヤ用ゴム組成物の加工性およびドライ／ウェットグリップ特性のバランスを良好にするために好ましい。また、当該ゴム成分（１）中における（Ａ）の湿式プリブレンドゴムの配合量は、１０〜７０重量部である。この配合量が１０重量部未満ではグリップ力の向上効果が少なく、７０重量部を超えると加工性が悪化する。
当該（Ａ）の湿式プリブレンドゴムは、（ａ）の低分子量芳香族ビニル／共役ジエン共重合体溶液と（ｂ）の高分子量芳香族ビニル／共役ジエン共重合体溶液とを、溶液状態のままでブレンドし、均一に混合した後、溶剤を除くことにより、容易に得ることができる。このような湿式プリブレンドゴムは、低分子量と高分子量の芳香族ビニル／共役ジエン共重合体ゴムをドライの状態でブレンドする乾式のプリブレンドゴムに比べ、低分子量ゴムやフィラーの分散状態がよく、グリップの向上効果に優れる。なお、湿式プリブレンドゴムを得るための溶剤は、芳香族ビニル／共役ジエン共重合体を溶解できるものであれば特に限定されないが、例えばシクロヘキサンが挙げられる。
ゴム成分（１）の（Ｂ）の高分子量芳香族ビニル／共役ジエン共重合体ゴムにおける芳香族ビニル単量体単位含有量を３０〜５０重量％、好ましくは３５〜４５重量％とし、共役ジエン部分のビニル結合量を５％以上２０％未満とする。芳香族ビニル単量体単位量が３０重量％未満ではグリップが低く、５０重量％を超えると硬すぎる。また、共役ジエン部分のビニル結合量が５％以上２０％未満の範囲であると、耐摩耗性とグリップ性を高度にバランスさせることができる。また、この（Ｂ）の高分子量芳香族ビニル／共役ジエン共重合体ゴムの配合量は、３０〜９０重量部である。この配合量が３０重量部未満ではタイヤ用ゴム組成物のドライグリップ性能および耐摩耗性が不充分となり、また９０重量部を超えるとグリップ力の向上効果が小さくなるので好ましくない。
ゴム成分（１）における（Ｃ）の天然ゴムまたは他の共役ジエン系ゴムの配合量は、０〜２５重量部である。当該（Ｃ）のゴム成分は必ずしも配合されることを要しないが、この配合量が２５重量部を超えるとタイヤ用ゴム組成物のグリップ特性が悪化するので好ましくない。この配合成分の他の共役ジエン系ゴムとしては、例えば、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、各種ブタジエンゴム（ＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム（ＮＢＲ）またはブチルゴム（ＩＩＲ）などがあげられる。
本発明のタイヤ用ゴム組成物に用いられるフィラー成分（２）としては、（Ａ）窒素吸着比表面積（Ｎ2ＳＡ）が１００〜３００ｍ2／ｇのシリカ１０〜１１０重量部および（Ｂ）窒素吸着比表面積（Ｎ2ＳＡ）が７０〜２００ｍ2／ｇのカーボンブラック１０〜１１０重量部からなるフィラー５０〜１２０重量部が用いられる。フィラーの配合量が５０重量部未満ではウェットグリップ性能が低くなり、また１２０重量部を超えると耐摩耗性が悪くなる。
本発明のタイヤ用ゴム組成物に用いられる硫黄−硫黄結合を含むシランカップリング剤（３）成分は、配合シリカ量に対し２〜１５重量％の配合量で用いられる。かかるシランカップリング剤は、ゴムとシリカをカップリングする役割を果たすと共に、その硫黄−硫黄結合部の硫黄がゴムの加硫剤としても働き特殊な架橋効果をもたらして、ゴムの凝集力を高めグリップを高める。この配合量がシリカに対し２重量％未満では所望の効果が発揮できず、また１５重量％を超えると混合、押出工程でスコーチが生じ易くなるので好ましくない。
当該硫黄−硫黄結合を含むシラン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、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、トリメトキシシリルプロピル−メルカプトベンゾチアゾールテトラスルフィド、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、ジメトキシメチルシリルプロピル−Ｎ,Ｎ′−ジメチルチオカルバモイル−テトラスルフィドなどが挙げられる。
更に、本発明のタイヤ用ゴム組成物には、アルコキシシリル基またはアシロキシシリル基を有するポリシロキサン化合物を配合シリカ量に対し２〜１５重量％の量で配合することが好ましい。このポリシロキサン化合物をゴム組成物中に配合すると、シリカのシラノール基と反応してシリカ表面を覆い、シラノール基の凝集力や極性によって生じる粘度上昇を抑え、加工性を向上させる。この配合量がシリカに対し２重量％未満では前記の効果が発揮できず、また１５重量％を超えるとシリカと結合しないポリシロキサン化合物が加硫物から染み出す場合があるので好ましくない。
本発明のタイヤ用ゴム組成物に有効に使用できるポリシロキサン化合物としては、アルコキシシリル基（≡Ｓｉ−Ｏ−Ｒ1）またはアシロキシシリル基（≡Ｓｉ−ＯＣＯＲ2）の存在が必須であり、これらの基は、主鎖、側鎖、末端のいずれにあってもよい。かかるポリシロキサンは公知物質であり、例えば、特開平９−１９４６４１号公報に記載されている。
本発明に係るタイヤ用ゴム組成物には、前記した成分に加えて、加硫／架橋剤、加硫／架橋促進剤、各種オイル、老化防止剤、充填剤、可塑化剤、軟化剤、その他タイヤ用に一般に配合されている各種配合剤を配合することができ、その配合量も、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。
以下、実施例および比較例によって本発明を更に詳しく説明するが、本発明の技術的範囲をこれらの実施例に限定するものでないことは言うまでもない。
湿式プリブレンドゴム（ＳＢＲ−１）の調製
スチレン単量体単位を２５重量％含み、ブタジエン部分のビニル結合量６３％、重量平均分子量９０万の高分子量スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）のシクロヘキサン溶液を製造し、別途製造したスチレン単量体単位を４５重量％含み、ブタジエン部分のビニル結合量５５％、重量平均分子量３万の低分子量ＳＢＲのシクロヘキサン溶液とブレンドして、均一化した。次いで、溶剤を除いて固形の湿式プリプレンドゴムＳＢＲ−１を得た。
スチレン単量体単位を２５重量％含み、ブタジエン部分のビニル結合量６３％、重量平均分子量９０万の高分子量スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）のシクロヘキサン溶液を製造し、別途製造したスチレン単量体単位を４５重量％含み、ブタジエン部分のビニル結合量５５％、重量平均分子量３万の低分子量ＳＢＲのシクロヘキサン溶液とブレンドして、均一化した。次いで、溶剤を除いて固形の湿式プリプレンドゴムＳＢＲ−１を得た。
乾式プリブレンドゴム（ＳＢＲ−２）の調製
スチレン単量体単位を２５重量％含み、ブタジエン部分のビニル結合量６３％、重量平均分子量９０万の高分子量ＳＢＲを製造し、別途製造したスチレン単量体単位を４５重量％含み、ブタジエン部分のビニル結合量５５％、重量平均分子量３万の低分子量ＳＢＲを密閉型ミキサーで混練して、乾式プリプレンドゴムＳＢＲ−２を得た。
スチレン単量体単位を２５重量％含み、ブタジエン部分のビニル結合量６３％、重量平均分子量９０万の高分子量ＳＢＲを製造し、別途製造したスチレン単量体単位を４５重量％含み、ブタジエン部分のビニル結合量５５％、重量平均分子量３万の低分子量ＳＢＲを密閉型ミキサーで混練して、乾式プリプレンドゴムＳＢＲ−２を得た。
試験サンプルの作製
以下の表１に示す配合における加硫促進剤と硫黄を除く成分を１.８Ｌの密閉型ミキサーで５分間混練し、１６０℃に達したときに放出したマスターバッチに加硫促進剤と硫黄を８インチのオープンロールで混練してゴム組成物を得た。次いで、このゴム組成物を１５ｃｍ×１５ｃｍ×０.２ｃｍの金型中で１６０℃、２０分間プレス加硫して目的とする試験片（ゴムシート）を作製し、以下の物性試験に供した。
以下の表１に示す配合における加硫促進剤と硫黄を除く成分を１.８Ｌの密閉型ミキサーで５分間混練し、１６０℃に達したときに放出したマスターバッチに加硫促進剤と硫黄を８インチのオープンロールで混練してゴム組成物を得た。次いで、このゴム組成物を１５ｃｍ×１５ｃｍ×０.２ｃｍの金型中で１６０℃、２０分間プレス加硫して目的とする試験片（ゴムシート）を作製し、以下の物性試験に供した。
試験方法
１） ＪＩＳ硬度（２０℃）： ＪＩＳ Ｋ６２５３のスプリング式硬さ試験Ａ型に基づいて２０℃のＪＩＳ硬度を測定した。
２） ３００％モジュラス： ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠して測定した。
３） 引張強度： ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠して測定した。
４） 引張伸び： ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠して測定した。
１） ＪＩＳ硬度（２０℃）： ＪＩＳ Ｋ６２５３のスプリング式硬さ試験Ａ型に基づいて２０℃のＪＩＳ硬度を測定した。
２） ３００％モジュラス： ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠して測定した。
３） 引張強度： ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠して測定した。
４） 引張伸び： ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠して測定した。
試験タイヤの作製
本件実施例および比較例におけるゴム組成物は、キャップトレッドとして押出し、２２５／５５Ｒ１６サイズの試験タイヤを作製して、タイヤ性能試験に供した。
本件実施例および比較例におけるゴム組成物は、キャップトレッドとして押出し、２２５／５５Ｒ１６サイズの試験タイヤを作製して、タイヤ性能試験に供した。
タイヤ性能試験法
所定のタイヤを装着した試験車を用いて、ドライ操縦安定性およびウェット操縦安定性についてテストドライバーによる感応評価を行った。評価結果は、基準のタイヤよりも優れるタイヤを○、同等のものを△、劣るものを×とした。
所定のタイヤを装着した試験車を用いて、ドライ操縦安定性およびウェット操縦安定性についてテストドライバーによる感応評価を行った。評価結果は、基準のタイヤよりも優れるタイヤを○、同等のものを△、劣るものを×とした。
実施例１〜３および比較例１〜３
結果を表１に示す。
結果を表１に示す。
以上の結果によると、本発明のタイヤ用ゴム組成物では、ドライおよびウェットのグリップ性能に優れていることが判る。
Claims (2)
- （１）（Ａ）（ａ）芳香族ビニル単量体単位を１０〜６０重量％含み、共役ジエン単量体単位部分のビニル結合量が４０〜９０％、重量平均分子量が５０００〜１０００００の芳香族ビニル単量体と共役ジエン単量体との共重合体ゴムと、（ｂ）芳香族ビニル単量体単位を５〜５０重量％含み、共役ジエン単量体単位部分のビニル結合量が１０〜９０％、重量平均分子量が７０００００〜２００００００の芳香族ビニル単量体と共役ジエン単量体との共重合体ゴムからなり、（ａ)の共重合体ゴムと（ｂ）の共重合体ゴムとの混合比（重量比）を（ａ）：（ｂ）＝５〜３０：９５〜７０とした湿式プリブレンドゴム１０〜７０重量部、（Ｂ）芳香族ビニル単量体単位を３０〜５０重量％含み、共役ジエン単量体単位部分のビニル結合量が５％以上２０％未満、重量平均分子量が７０００００〜２００００００の芳香族ビニル単量体と共役ジエン単量体との共重合体ゴム３０〜９０重量部および（Ｃ）天然ゴムまたは他の共役ジエン系ゴム０〜２５重量部から構成され、前記ゴム（ｂ）、（Ｂ）および（Ｃ）の合計量が１００重量部であるゴム成分、
（２）（Ａ）窒素吸着比表面積（Ｎ2ＳＡ）が１００〜３００ｍ2／ｇのシリカ１０〜１１０重量部および（Ｂ）窒素吸着比表面積（Ｎ2ＳＡ）が７０〜２００ｍ2／ｇのカーボンブラック１０〜１１０重量部からなるフィラー５０〜１２０重量部、および
（３）硫黄−硫黄結合を含むシランカップリング剤をシリカに対し２〜１５重量％配合してなるタイヤ用ゴム組成物。 - 請求項１に記載のタイヤ用ゴム組成物に、更にアルコキシシリル基またはアシロキシシリル基を有するポリシロキサン化合物をシリカに対し２〜１５重量％配合してなるタイヤ用ゴム組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2004219013A JP4518858B2 (ja) | 2004-07-27 | 2004-07-27 | タイヤ用ゴム組成物 |
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