JP4805603B2

JP4805603B2 - 高性能タイヤ用ゴム組成物

Info

Publication number: JP4805603B2
Application number: JP2005134171A
Authority: JP
Inventors: 秀一坂本
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2005-05-02
Filing date: 2005-05-02
Publication date: 2011-11-02
Anticipated expiration: 2025-05-02
Also published as: JP2006307103A

Description

本発明は、タイヤのグリップ性能、持続性および耐摩耗性をバランスよく向上させたタイヤ用ゴム組成物に関する。

競技用タイヤなどの高性能タイヤに要求される性能としては、主として耐摩耗性、グリップ性能および持続性などが挙げられる。

高グリップ性能を得るためには、アロマオイルなどの軟化剤をゴム組成物に多量に配合することにより、ゴムを軟化することが一般的である。しかし、軟化剤を多量に配合した場合、得られるゴム組成物のグリップ性能を向上させることができるが、いわゆるアブレージョンといわれるササクレ摩耗が発生するなど耐摩耗性に問題があり、軟化剤を用いることによる高グリップ性能と耐摩耗性両方の改善は困難とされていた。

また、グリップ性能と耐摩耗性の両方を満足するタイヤ用ゴム組成物として、特許文献１には特定のカーボンブラックを配合したタイヤトレッド用ゴム組成物が開示されているが、カーボンブラックの表面活性度が高いために、タイヤの疲労によるエネルギーロスの変化が大きく、熱ダレが発生するという問題があった。

特開２００４−５９８０３号公報

本発明は、タイヤのグリップ性能、耐摩耗性および持続性をバランスよく向上させたタイヤ用ゴム組成物を提供することを目的とする。

本発明は、スチレン−ブタジエンゴムを含有するジエン系ゴム成分、カーボンブラックを含有する充填剤および軟化剤からなるタイヤ用ゴム組成物であって、該カーボンブラックの臭化セチルトリメチルアンモニウム吸着比表面積が１３０〜１６０ｍ²／ｇ、圧縮ジブチルフタレート吸油量が１０５ｍｌ／１００ｇ以上、ヨウ素吸着量に対する臭化セチルトリメチルアンモニウム吸着比表面積の比が０．７ｍ²／ｍｇ以下であるカーボンブラックを全充填剤の５０重量％以上含有し、軟化剤を重量比でカーボンブラックの１．１倍以上含有する高性能タイヤゴム組成物に関する。

本発明によれば、タイヤ用ゴム組成物にスチレンーブタジエンゴム、特定のカーボンブラックおよび特定量の軟化剤を配合することにより、タイヤのグリップ性能、耐摩耗性および持続性をバランスよく向上させることができ、特に耐摩耗性に優れたタイヤ用ゴム組成物を提供することができる。

本発明のタイヤ用ゴム組成物は、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）を含むゴム成分、カーボンブラックを含む充填剤および軟化剤からなる。

ＳＢＲのスチレン含有量は２０〜５０％であることが好ましい。スチレン含有量が２０％未満では、必要とするグリップ性能が得られない傾向があり、５０％をこえると、低温における硬度が大きいため、低温時における充分なグリップ性能が得られない傾向がある。

ゴム成分としては、天然ゴム、ブタジエンゴムなどの一般的なジエン系ゴムをスチレン−ブタジエンゴムと併用することができる。

ゴム成分中におけるＳＢＲの含有率は６０重量％以上であることが好ましく、８０重量％以上であることがより好ましい。含有率が６０重量％未満では、必要とする充分なグリップ性能が得られない傾向がある。また、含有率は１００重量％であることがもっとも好ましい。

ＳＢＲとしては、オイルを含有したものであることが好ましい。オイルの含有量はＳＢＲのゴム固形分１００重量部に対して２０重量部以上であることが好ましい。オイルの含有量が２０重量部未満では、ゴム組成物の混練り工程において、ＳＢＲに含有しているオイルとは別に、オイルを多く配合させる必要があるため、混練りにおける加工性が低下し、オイルが均一に分散しない傾向がある。

本発明で使用するカーボンブラックの臭化セチルトリメチルアンモニウム（ＣＴＡＢ）吸着比表面積は１３０ｍ²／ｇ以上、好ましくは１４０ｍ²／ｇ以上である。ＣＴＡＢ吸着比表面積が１３０ｍ²／ｇ未満では、必要とする充分なグリップ性能が得られない。また、ＣＴＡＢ吸着比表面積は１６０ｍ²／ｇ以下、好ましくは１５０ｍ²／ｇ以下である。ＣＴＡＢ吸着比表面積が１６０ｍ²／ｇをこえると、硬度が大きいため充分なグリップ性能が得られず、混練りにおける加工性や充填剤の分散性が低下する。

カーボンブラックのヨウ素吸着量に対する臭化セチルトリメチルアンモニウム吸着比表面積の比（ＣＴＡＢ／ＩＡ）は０．７ｍ²／ｍｇ以下であることが好ましく、０．６５ｍ²／ｍｇ以下であることがより好ましい。ＣＴＡＢ／ＩＡが０．７ｍ²／ｍｇをこえると、グリップ性能および耐摩耗性を向上させる効果が得られない傾向がある。表面活性度の極端に低いカーボンブラックとすることで、疲労によるタイヤのエネルギーロス変化を小さくすることができる。

カーボンブラックの圧縮ジブチルフタレート吸油量（２４Ｍ４ＤＢＰ）は１０５ｍｌ／１００ｇ以上、好ましくは１０８ｍｌ／１００ｇ以上、より好ましくは１１０ｍｌ／１００ｇ以上である。２４Ｍ４ＤＢＰが１０５ｍｌ／１００ｇ未満では、必要とする耐摩耗性が得られない。ストラクチャーを高くすることで、大変形モジュラスを高くして耐摩耗性を改善することができる。

充填剤中におけるカーボンブラックの含有率は５０重量％以上、好ましくは７０重量％以上である。含有率が５０重量％未満では、必要とするグリップ性能および耐摩耗性を確保できない。

充填剤としては他に、シリカ、炭酸カルシウム、クレイなどをカーボンブラックと併用することができる。

充填剤の含有量は、ゴム成分１００重量部に対して７０重量部以上であることが好ましく、８０重量部以上であることがより好ましい。充填剤の含有量が７０重量部未満では、必要とするグリップ性能および耐摩耗性が得られない傾向がある。また、充填剤の含有量は１８０重量部以下であることが好ましく、１６０重量部以下であることがより好ましい。充填剤の含有量が１８０重量部をこえると、混練りにおける加工性が悪化し、また、オイルを多量に配合する必要があるので、耐摩耗性が大きく低下する傾向がある。

本発明で使用する軟化剤は特に限定されるものではなく、通常タイヤ用ゴム組成物に用いられるアロマオイル、低温用可塑剤、レジンなどがあげられる。

軟化剤の含有量は、重量比でカーボンブラックの１．１倍以上であることが好ましく、１．１５倍以上であることがよりこの好ましい。軟化剤の含有量が１．１倍未満では、必要とするグリップ性能が得られない傾向がある。また、軟化剤の含有量が１．４倍以下であることが好ましく、１．３倍以下であることがより好ましい。１．４倍をこえると、混練りにおける加工性が悪化し、また、耐摩耗性も大きく低下する傾向がある。なお、本発明において、軟化剤の含有量は、ＳＢＲなどのゴム成分に含まれるオイルを含有した量をいう。

本発明のタイヤ用ゴム組成物は前記充填剤およびゴム成分のほかに、通常タイヤ用ゴム組成物に用いられる配合剤、例えば、老化防止剤、ステアリン酸、酸化亜鉛、硫黄などの加硫剤、加硫促進剤などを適宜配合することができる。

本発明のタイヤ用ゴム組成物は、グリップ性能、持続性および耐摩耗性をバランスよく向上させることが可能であるため、タイヤ部材のなかでもとくにトレッドに使用することが好ましい。

本発明のタイヤ用ゴム組成物から得られるタイヤは、レースなどの競技に使用される高性能タイヤに好適に用いることができる。

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。

実施例において使用した試作カーボンブラック（ＣＢ（１）〜（５））の特性値を表１に示す。

実施例において使用した前記カーボンブラック以外の薬品を以下に示す。
ＳＢＲ：旭化成（株）製のタフデン４３５０（スチレン含有：４０％、ゴム固形分１００重量部に対してオイルを５０重量部含有）
アロマオイル：（株）ジャパンエナジー製のプロセスＸ−２６０
老化防止剤６ＰＰＤ：フレキシス社製のサントフレックス１３
ステアリン酸：日本油脂（株）製のステアリン酸桐
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の酸化亜鉛２種
イオウ：鶴見化学工業（株）製の粉末硫黄
加硫促進剤ＣＢＳ：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＣＺ

実施例１〜３および比較例１〜７
硫黄および加硫促進剤を除く各種薬品を表２の配合内容にしたがって、それぞれＢＲ型バンバリーにて混練りし、次に混練物に硫黄および加硫促進剤を加えてオープンロールにて混練りしてトレッド形状とし、他のタイヤ部材と貼り合わせることにより未加硫タイヤを作製した。未加硫タイヤを加硫することによりカートタイヤ（１１＊７．１０−５サイズ）を製造した。製造したカートタイヤを装着させた車を用いて以下の試験を行った。

＜試験方法＞
（グリップ性能）
１周約５ｋｍのサーキットを５周実走行した際の官能評価によりグリップ性能を判定した。１００点満点で７０点以上が性能上良好である。なお、低温グリップ性能は１５℃、高温グリップ性能は３０℃における測定値を示す。

（持続性）
１周約５ｋｍのサーキットを５周実走行した際の官能評価により持続性を判定した。１００点満点で７０点以上が良好である。

（耐摩耗性）
１周約５ｋｍのサーキットを５周実走行した際の官能評価により耐摩耗性を判定した。１００点満点で７０点以上が良好である。

試験結果を表２に示す。

実施例１〜３において、低温グリップ性能、高温グリップ性能、持続性および耐摩耗性がバランスよく向上していることがわかる。

Claims

スチレン−ブタジエンゴムの含有率が１００重量％であるゴム成分、カーボンブラックを含有する充填剤および軟化剤からなるタイヤ用ゴム組成物であって、
該カーボンブラックの臭化セチルトリメチルアンモニウム吸着比表面積が１３０〜１５０ｍ²／ｇ、圧縮ジブチルフタレート吸油量が１０５ｍｌ／１００ｇ以上、ヨウ素吸着量に対する臭化セチルトリメチルアンモニウム吸着比表面積の比が０．７ｍ²／ｍｇ以下であるカーボンブラックを全充填剤の５０重量％以上含有し、軟化剤を重量比でカーボンブラックの１．１５倍以上配合してなる高性能タイヤゴム組成物。