JP4566888B2 - ゴム組成物およびそれを用いたトレッドを有するタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、ゴム組成物およびトレッドを有するタイヤに関する。

従来より、タイヤの転がり抵抗を低減することにより（転がり抵抗性能の向上）、車の低燃費化がおこなわれてきた。近年、車の低燃費化への要求が強くなってきており、タイヤ部材のなかでもタイヤにおける占有比率の高いトレッドを製造するためのゴム組成物に対して、優れた低発熱性が要求されている。

前記ゴム組成物の低発熱性を満足させる方法として、補強用充填剤の配合量を減量する方法が知られているが、そうするとゴム組成物の硬度が低下するためタイヤが軟化し、車のハンドリング性能（操縦安定性）およびタイヤのウェットスキッド性能が低下するという問題があった。

また、特許文献１には、ウェットスキッド性能を向上させるために、無水シリカおよび含水シリカを含有するタイヤ用ゴム組成物が開示されている。しかし、転がり抵抗性能が充分に向上されないという問題があった。

このように、転がり抵抗性能およびウェットスキッド性能、ならびに車の操縦安定性をバランスよく全て向上させるタイヤを製造することができるゴム組成物は、現在まで知られていなかった。

特開２００３−１９２８４２号公報

本発明は、転がり抵抗性能およびウェットスキッド性能、ならびに車の操縦安定性をバランスよく向上させ、さらに、低燃費化できるタイヤを製造することができるゴム組成物およびそれを用いたトレッドを有するタイヤを提供することを目的とする。

本発明は、ゴム成分１００重量部に対して、（１）窒素吸着比表面積が１００ｍ²／ｇ以下のシリカおよび（２）窒素吸着比表面積が１８０ｍ²／ｇ以上のシリカを合計３０〜１５０重量部含有するゴム組成物であって、シリカ（１）および（２）の含有量が、以下の式を満たすゴム組成物に関する。
〔シリカ（１）の含有量〕×０．２≦〔シリカ（２）の含有量〕
≦〔シリカ（１）の含有量〕×６．５

前記ゴム組成物は、一般式
−（Ｒ−Ｓ_x）_n−
（式中、Ｒは（ＣＨ₂−ＣＨ₂−Ｏ）_m−ＣＨ₂−ＣＨ₂、ｘは３〜６の整数、ｎは１０〜４００の整数であり、ｍは２〜５の整数を表す。）
を満足する有機加硫剤を０．５〜３０重量部含有することが好ましい。

本発明は、前記ゴム組成物を用いたトレッドを有するタイヤに関する。

本発明によれば、窒素吸着比表面積の低いシリカと窒素吸着比表面積の高いシリカとを配合し、該２種類のシリカの含有量の混合比を所定の範囲にすることで、転がり抵抗性能およびウェットスキッド性能、ならびに車の操縦安定性をバランスよく向上させ、さらに、低燃費化できるタイヤを製造することができるゴム組成物およびそれを用いたトレッドを有するタイヤを提供することができる。

本発明のゴム組成物は、ゴム成分、（１）窒素吸着比表面積が１００ｍ²／ｇ以下のシリカ（以下、シリカ（１）とする）、および（２）窒素吸着比表面積が１８０ｍ²／ｇ以上のシリカ（以下、シリカ（２）とする）を含有する。

ゴム成分としては、ジエン系ゴムであることが好ましい。ジエン系ゴムとしては、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、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）などが挙げられる。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、転がり抵抗性能とウェットスキッド性能とをバランスよく向上させることができることから、ＳＢＲが好ましい。

シリカ（１）および（２）としては、例えば、乾式法により得られるシリカ（無水ケイ酸）、湿式法により得られるシリカ（含水ケイ酸）などが挙げられ、とくに湿式法により得られるシリカであることが好ましい。

シリカ（１）の窒素吸着比表面積（以下、Ｎ₂ＳＡとする）は１００ｍ²／ｇ以下、好ましくは８０ｍ²／ｇ以下、より好ましくは６０ｍ²／ｇ以下である。シリカ（１）のＮ₂ＳＡが１００ｍ²／ｇをこえると、シリカ（２）との混合により得られる効果が小さい。また、シリカ（１）のＮ₂ＳＡは２０ｍ²／ｇ以上が好ましく、３０ｍ²／ｇ以上がより好ましい。シリカ（１）のＮ₂ＳＡが２０ｍ²／ｇ未満では、ゴム組成物の破壊強度が低下する傾向がある。

シリカ（１）の含有量は、ゴム成分１００重量部に対して、１０重量部以上が好ましく、２０重量部以上がより好ましい。シリカ（１）の含有量が１０重量部未満では、転がり抵抗が充分に低減しない傾向がある。また、シリカ（１）の含有量は、１２０重量部以下が好ましく、８０重量部以下がより好ましい。シリカ（１）の含有量が１２０重量部をこえると、破壊強度が低下する傾向がある。

シリカ（２）のＮ₂ＳＡは、１８０ｍ²／ｇ以上、好ましくは１９０ｍ²／ｇ以上、より好ましくは２００ｍ²／ｇ以上である。シリカ（２）のＮ₂ＳＡが１８０ｍ²／ｇ未満では、シリカ（１）との混合により得られる効果が小さい。また、シリカ（２）のＮ₂ＳＡは、３００ｍ²／ｇ以下が好ましく、２４０ｍ²／ｇ以下がより好ましい。シリカ（２）のＮ₂ＳＡが３００ｍ²／ｇをこえると、加工性が悪化する傾向がある。

シリカ（２）の含有量は、ゴム成分１００重量部に対して、５重量部以上が好ましく、１０重量部以上がより好ましい。シリカ（２）の含有量が５重量部未満では、充分な操縦安定性が得られない傾向がある。また、シリカ（２）の含有量は、１００重量部以下が好ましく、６０重量部以下がより好ましい。シリカ（２）の含有量が１００重量部をこえると、加工性が悪化する傾向がある。

シリカ（１）および（２）の合計含有量は、ゴム成分１００重量部に対して、３０重量部以上、好ましくは４０重量部以上、より好ましくは５０重量部以上である。シリカ（１）および（２）の合計含有量が３０重量部未満では、シリカ（１）および（２）の添加による補強効果が充分に得られない。また、シリカ（１）および（２）の合計含有量は１５０重量部以下、好ましくは１２０重量部以下、より好ましくは１００重量部以下である。シリカ（１）および（２）の合計含有量が１５０重量部をこえると、ゴム組成物中において、シリカが均一に分散することが困難となり、ゴム組成物の加工性が悪化する。

シリカ（１）の含有量および（２）の含有量は、以下の式を満たす。
〔シリカ（１）の含有量〕×０．２≦〔シリカ（２）の含有量〕
≦〔シリカ（１）の含有量〕×６．５

シリカ（２）の含有量は、シリカ（１）の含有量の０．２倍以上、好ましくは０．５倍以上である。シリカ（２）の含有量がシリカ（１）の含有量を０．２倍した量より少ないと、操縦安定性が低下する。また、シリカ（２）の含有量は、シリカ（１）の含有量の６．５倍以下、好ましくは４倍以下、より好ましくは等倍（１倍）以下である。シリカ（２）の含有量がシリカ（１）の含有量を６．５倍した量より多いと、転がり抵抗が増大する。

本発明では、ゴム成分に対して、シリカ（１）および（２）を特定量配合して混練りすることで、タイヤの転がり抵抗性能およびウェットスキッド性能、ならびに車の操縦安定性をバランスよく全て向上させることが可能となる。

本発明のゴム組成物は、前記ゴム成分、ならびにシリカ（１）および（２）のほかに、有機加硫剤を配合することが好ましい。

前記有機加硫剤とは、下記一般式
−（Ｒ−Ｓ_x）_n−
（式中、Ｒは（ＣＨ₂−ＣＨ₂−Ｏ）_m−ＣＨ₂−ＣＨ₂、ｘは３〜６の整数、ｎは１０〜４００の整数であり、ｍは２〜５の整数を表す。）
を満足する化合物のことである。

式中、ｘは、３〜６が好ましく、３〜５がより好ましい。ｘが３未満では、加硫が遅延する傾向がある。また、ｘが６をこえると、ゴム組成物の製造が困難となる傾向がある。

式中、ｎは、１０〜４００の整数が好ましく、１０〜３００の整数がより好ましい。ｎが１０未満では、該有機加硫剤は、揮発しやすく、取り扱いが困難になる傾向がある。また、ｎが４００をこえると、該有機加硫剤とゴムとの相溶性が悪化する傾向がある。

式中、ｍは、２〜５の整数が好ましく、２〜４の整数がより好ましく、２〜３の整数がさらに好ましい。ｍが２未満では、耐屈曲性能が低下する傾向がある。また、ｍが５をこえると、ゴム組成物の硬度が不充分となる傾向がある。

有機加硫剤の含有量は、ゴム成分１００重量部に対して、０．５重量部以上が好ましく、１重量部以上がより好ましく、２重量部以上がさらに好ましい。有機加硫剤の含有量が０．５重量部未満では、耐摩耗性が悪化する傾向がある。また、有機加硫剤の含有量は、３０重量部以下が好ましく、２５重量部以下がより好ましい。有機加硫剤の含有量が３０重量部をこえると、硬度が過度に上昇し、グリップ性能が悪化する傾向がある。

本発明のゴム組成物は、前記ゴム成分、シリカ（１）および（２）、ならびに有機加硫剤のほかに、ゴム組成物の製造に一般に使用される、カーボンブラック、クレーなどのシリカ以外の補強用充填剤、老化防止剤、軟化剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、ワックス、有機加硫剤以外の加硫剤、シランカップリング剤、加硫促進剤、加工助剤などを、必要に応じて通常使用される量を含むことができる。

本発明のタイヤは、前記ゴム組成物からなることが好ましく、とくに、該ゴム組成物を用いたトレッドを有することが好ましい。なお、該トレッドは、ゴム組成物をシート状にしたものを所定の形状に貼りあわせる方法、または、２本以上の押出し機にゴム組成物を挿入して押出し機のヘッド出口で２層に形成する方法により作製することができる。

実施例にもとづいて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。

以下に実施例および比較例において使用した各種薬品を詳細に記載する。
ＳＢＲ：旭化成（株）製のＥ１５
シリカ（１）：デグッサ社製のウルトラシル３６０（湿式法により製造された含水シリカ、Ｎ₂ＳＡ：５０ｍ²／ｇ）
シリカ（２）：ローディア社製のゼオシル１２０５ＭＰ（湿式法により製造された含水シリカ、Ｎ₂ＳＡ：２００ｍ²／ｇ）
シリカ（３）：デグッサ社製のウルトラシルＶＮ３（湿式法により製造された含水シリカ、Ｎ₂ＳＡ：１７５ｍ²／ｇ）
アロマチックオイル：出光興産（株）製のダイアナプロセスオイルＡＨ−２４
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の酸化亜鉛
ステアリン酸：日本油脂（株）製のステアリン酸「椿」
老化防止剤：住友化学（株）製のアンチゲン６Ｃ（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）
ワックス：大内新興化学工業（株）製のサンノックＮ
硫黄：軽井沢硫黄（株）製の粉末硫黄
有機加硫剤：川口化学工業（株）製の２ＯＳ４（有機加硫剤の前記一般式において、ｍ＝２、ｘ＝４、ｎ＝２００）
加硫促進剤ＣＺ：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＣＺ（Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジ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１〜７および比較例１〜３
表１および２に示す配合内容にしたがって、ＳＢＲ、シリカ（１）〜（３）、アロマチックオイル、酸化亜鉛、ステアリン酸、老化防止剤およびワックスを、バンバリー型ミキサーを用いて３分間混練し、さらに、加硫剤として硫黄および有機加硫剤、ならびに加硫促進剤をロールで練り込み、各混練物を得た。各混練物をそれぞれトレッドの形状に成形し、他のタイヤ部材と貼り合わせて加硫することにより、実施例１〜７および比較例１〜３の試験タイヤ（タイヤサイズ：１９５／６５Ｒ１５）を製造した。

（転がり抵抗性能）
転がり抵抗試験機を用いて、リムサイズ（１５×６ＪＪ）、タイヤ内圧（２３０ｋＰａ）、荷重（３．４３ｋＮ）、速度（８０ｋｍ／ｈ）の条件下における前記試験タイヤの転がり抵抗を測定した。表１においては、比較例１の転がり抵抗値を１００として、他の値をそれぞれ指数表示した。また、表２においては、実施例５の転がり抵抗値を１００として、他の値をそれぞれ指数表示した。指数が大きいほど、転がり抵抗が低減されており、転がり抵抗性能が良好であることを示す。

（ウェットスキッド性能）
試験タイヤを車両（国産ＦＦ２０００ｃｃ）の全輪に装着して、湿潤アスファルト路面において、速度１００ｋｍ／ｈのときにブレーキをかけた地点からの制動距離を求めた。そして、それぞれの制動距離を以下の式にあてはめて、それぞれ指数で表した。指数が大きいほど、ウェットスキッド性能が良好であることを示す。
表１におけるウェットスキッド性能指数＝
（比較例１の制動距離）÷（各実施例または各比較例の制動距離）×１００
表２におけるウェットスキッド性能指数＝
（実施例５の制動距離）÷（各実施例の制動距離）×１００

（操縦安定性）
試験タイヤを車両（国産ＦＦ２０００ｃｃ）の全輪に装着してテストコースを実車走行し、ドライバーの官能評価により操縦安定性を評価した。１０点を満点とし、表１では、比較例１を６点として、また、表２では、実施例５を６点としてそれぞれ相対評価を行った。数値が大きいほど、操縦安定性に優れ良好であることを示す。

実施例１〜２および比較例１〜３における転がり抵抗性能、ウェットスキッド性能および操縦安定性の各試験結果を表１に示す。

（耐摩耗性）
タイヤを車両（国産ＦＦ２０００ｃｃ）の全輪に装着し、３００００ｋｍ走行したのちのトレッドパターンの溝の深さを求め、それらの逆数を算出した。そして、実施例５の溝の深さの逆数を１００とし、そのほかの逆数を指数で示し、耐摩耗性指数とした。指数が大きいほど耐摩耗性に優れている。

Claims (3)

1. ジエン系ゴムからなるゴム成分１００重量部に対して、
   （１）窒素吸着比表面積が２０〜１００ｍ²／ｇのシリカを２０〜１２０重量部および
   （２）窒素吸着比表面積が１８０〜３００ｍ²／ｇのシリカを１０〜１００重量部含有し、前記シリカ（１）および（２）の合計含有量が３０〜１５０重量部であり、
   一般式
   −（Ｒ−Ｓ_x）_n−
   （式中、Ｒは（ＣＨ₂−ＣＨ₂−Ｏ）_m−ＣＨ₂−ＣＨ₂、ｘは３〜６の整数、ｎは１０〜４００の整数であり、ｍは２〜５の整数を表す。）
   を満足する有機加硫剤を１〜５重量部含有するゴム組成物。
2. 前記ジエン系ゴムが、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴムおよびスチレン−イソプレン−ブタジエン共重合ゴムからなる群から選ばれる少なくとも１つのゴムである請求項１記載のゴム組成物。
3. 請求項１または２記載のゴム組成物を用いたトレッドを有するタイヤ。