JP4964460B2 - タイヤ用ゴム組成物 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤ用ゴム組成物に関する。

レースに使用され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、主として高いレベルの耐摩耗性、グリップ性能などが挙げられる。タイヤの耐摩耗性を改良する方法としては、一般的に充填剤としてカーボンブラックを配合することが行われている。また、タイヤのグリップ性能を改良するために、一般的にガラス転移温度の高いゴムをタイヤ用ゴム組成物に配合すること、表面積の大きいカーボンブラックなどの充填剤をタイヤ用ゴム組成物に配合すること、プロセスオイルや粘着性レジンを多量に配合することが行われている。

しかし、どの場合も、耐摩耗性およびグリップ性能をともに高いレベルまで向上したタイヤトレッド用ゴム組成物はいまだに得られていないのが現状である。

また、特許文献１には、特定のミクロ構造を有するスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）および低分子量ＳＢＲ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、重量平均分子量が１００００以下の液状ＳＢＲと、重量平均分子量が１００万以上と大きいＳＢＲの組み合わせか具体的に記載されておらず、充分なグリップ性能および耐摩耗性が得られなかった。

特開２００５−２２５９４６号公報

本発明は、グリップ性能および耐摩耗性を高度に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、スチレン量が２０〜５０％、ビニル量が３０〜７０％、重量平均分子量が１００万以上およびカップリング率が２０％以下であるスチレンブタジエンゴムを５０重量％以上含むゴム成分１００重量部に対して、平均分子量が１０００〜１００００である液状スチレンブタジエンゴムを２５重量部以上含有するタイヤ用ゴム組成物に関する。

前記液状スチレンブタジエンゴムの水素添加率が６０％以下であることが好ましい。

本発明によれば、ゴム成分として、カップリング率が低く、大きい重量平均分子量を有するＳＢＲ、ならびに、小さい重量平均分子量を有する液状ＳＢＲを配合することにより、グリップ性能および耐摩耗性を高度にバランスよく向上させることができる。

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、および液状スチレンブタジエンゴム（液状ＳＢＲ）を含有する。

ＳＢＲのスチレン量は２０％以上、好ましくは２５％以上である。スチレン量が２０％未満では、十分なグリップ性能が得られない。また、ＳＢＲのスチレン量は５０％以下、好ましくは４０％以下である。スチレン量が５０％をこえると、低温において硬度が高いため、初期グリップが得られない。なお、スチレン量は、Ｈ¹−ＮＭＲ測定をすることにより算出される。

ＳＢＲのビニル量は３０％以上、好ましくは３５％以上である。ビニル量が３０％未満では、十分なグリップ性能が得られない。また、ＳＢＲのビニル量は７０％以下、好ましくは６５％以下である。ビニル量が７０％をこえると、低温においてゴム組成物の硬度が高くなるため、初期グリップが得られない。なお、ビニル量とは、ブタジエン部のビニル量のことを示し、Ｈ¹−ＮＭＲ測定をすることにより算出される。

ＳＢＲの重量平均分子量（Ｍｗ）は１００万以上、好ましくは１２０万以上である。Ｍｗが１００万未満では、耐摩耗性を十分確保できない。また、ＳＢＲのＭｗは２００万以下が好ましく、１８０万以下がより好ましい。Ｍｗが２００万をこえると、ゴムの粘度が高く、混練り加工が困難となる傾向がある。

ＳＢＲは、四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ₄）などのカップリング剤によりカップリングされたものも使用できる。

カップリング率は２０％以下、好ましくは１５％以下である。カップリング率が２０％をこえると、ＳＢＲが直線状分子ではなくなり、カーボンブラックなどの補強効果を受けにくくなる。なお、カップリング率は、カップリング処理後に、ＧＰＣ測定することにより求められる。

本発明において、ＳＢＲは、カップリング率が小さく、かつ重量平均分子量が大きいものであるため、リニアリティーが高く、カーボンブラックとの補強効果が効率よく得られる。

ゴム成分中のＳＢＲの含有率は５０重量％以上、好ましくは７０重量％以上、より好ましくは８０重量％以上である。ＳＢＲの含有率が５０重量％未満では、十分なグリップ性能および耐摩耗性が得られない。

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ＳＢＲと併用してもよい。

液状ＳＢＲは、好適に軟化剤としての役割を果たすものであり、液状であることにより優れた軟化効果を示す。ここで、液状ＳＢＲとは、室温において液体であるＳＢＲをいう。

軟化剤としては、液状ＳＢＲとともに、プロセスオイルなどのタイヤ工業において一般的な軟化剤を使用することができる。

液状ＳＢＲの重量平均分子量は、耐摩耗性に優れることから、プロセスオイルの重量平均分子量より大きいものであることが好ましい。

液状ＳＢＲの重量平均分子量（Ｍｗ）は、１０００以上、好ましくは１５００以上、より好ましくは２０００以上である。Ｍｗが１０００未満では、グリップ性能および耐摩耗性が改善されない。また、液状ＳＢＲのＭｗは、１００００以下、好ましくは９０００以下、より好ましくは８０００以下である。Ｍｗが１００００をこえると、低温においてゴム組成物の硬度が高くなるため、初期グリップが得られない。

液状ＳＢＲのスチレン量は、１５〜５０％が好ましい。スチレン量が１５％未満では、十分なグリップ性能が得られない傾向がある。また、スチレン量が５０％をこえると、低温においてゴム組成物の硬度が高くなるため、初期グリップが得られない傾向がある。

液状ＳＢＲのビニル量は、３０〜８０％が好ましい。ビニル量が３０％未満では、グリップ性能が得られない傾向がある。また、ビニル量が８０％をこえると、低温においてゴム組成物の硬度が高くなるため、初期グリップが得られない傾向がある。

液状ＳＢＲにおけるブタジエン部の二重結合は水素添加されていてもよい。液状ＳＢＲにおけるブタジエン部の二重結合に水素添加される場合、液状ＳＢＲの水素添加率は、３０％以上が好ましく、４０％以上がより好ましい。液状ＳＢＲの水素添加率が３０％未満では、耐摩耗性が充分に向上しない傾向がある。また、液状ＳＢＲの水素添加率は、６０％以下が好ましく、５５％以下がより好ましい。液状ＳＢＲ（Ｂ）の水素添加率が６０％をこえると、相溶性が低下し、ブリードによるグリップの低下、さらには他のタイヤ部材との接着力の低下をひきおこす傾向がある。なお、水素添加率は、Ｈ¹−ＮＭＲ測定から算出した。

液状ＳＢＲの含有量は、ゴム成分１００重量部に対して、２５重量部以上、好ましくは３０重量部以上である。含有量が２５重量部未満では、優れたグリップ性能と耐摩耗性とのバランスを向上させることが困難となる。また、タイヤ用ゴム組成物中において、液状ＳＢＲの含有量は、ゴム成分１００重量部に対して、１００重量部以下が好ましく、９０重量部以下がより好ましい。含有量が１００重量部をこえると、架橋阻害により耐摩耗性が劣り、強粘着により加工性が悪化する傾向がある。

タイヤ用ゴム組成物は、前記ゴム成分および軟化剤のほかに、さらに、補強用充填剤としてカーボンブラックを配合することが好ましい。

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比表面積（ＣＴＡＢ比表面積）は、１００〜３００ｍ²／ｇが好ましい。ＣＴＡＢ比表面積が１００ｍ²／ｇ未満では、仏用とするグリップ性能が得られず、さらに、耐摩耗性が低下する傾向があり、ＣＴＡＢ比表面積が３００ｍ²／ｇをこえると、分散性が低下し、耐摩耗性が著しく劣る傾向がある。

カーボンブラックの含有量は、ゴム成分１００重量部に対して、５０〜１５０重量部が好ましい。含有量が５０重量部未満では、耐摩耗性が低下する傾向があり、含有量が１５０重量部をこえると、加工性が低下する傾向がある。

タイヤ用ゴム組成物は、ほかに、タイヤ工業において一般的に使用されるワックス、老化防止剤、ステアリン酸、酸化亜鉛、加硫剤、加硫促進剤などを含有することができる。

本発明のタイヤ用ゴム組成物は、空気入りタイヤのトレッド部に用いられることが好ましく、とくに、カート用タイヤなどの競技用タイヤのトレッド部に用いられることが好ましい。該空気入りタイヤは、通常の空気入りタイヤの製造方法により製造できる。すなわち、前記ゴム組成物を未加硫の段階でタイヤのトレッド部の形状に押し出し加工し、タイヤ成型機上で通常の方法により貼り合わせて未加硫タイヤを成形する。この未加硫タイヤを加硫機中で加熱、加圧して空気入りタイヤを得る。

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、本発明において使用した各種配合剤を示す。
ＳＢＲ（１）：ＳｉＣｌ₄によりカップリングされた試作ポリマー（ＳＢＲ１００重量部に対してオイル６０重量部含有）
ＳＢＲ（２）：ＳｉＣｌ₄によりカップリングされた試作ポリマー（ＳＢＲ１００重量部に対してオイル３７．５重量部含有）
ＳＢＲ（３）：試作ポリマー（ＳＢＲ１００重量部に対してオイル２５重量部含有）
ＳＢＲ（４）：ＳｉＣｌ₄によりカップリングされた試作ポリマー（ＳＢＲ１００重量部に対してオイル４４重量部含有）
カーボンブラック：三菱化学（株）製のダイヤブラックＡ（Ｎ１１０、ＣＴＡＢ比表面積：１２６ｍ²／ｇ）
アロマオイル：ジャパンエナジー（株）製のプロセスＸ−２６０（重量平均分子量：約５００）
液状ＳＢＲ（１）：サートマー社製のライコン１００（スチレン量：２０％、ビニル量：７０％、重量平均分子量：６０００）
液状ＳＢＲ（２）：試作品（ライコン１００に対して水素添加処理をおこなったもの、水素添加率：５０％、重量平均分子量：６０００）
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
硫黄：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

なお、ＳＢＲ（１）〜（４）のスチレン量、ビニル量、カップリング率および重量平均分子量（Ｍｗ）については、表１に示す。

実施例１〜２および比較例１〜４
（試験用タイヤの製造方法）
表１に示す配合量にしたがって、硫黄、加硫促進剤を除く配合剤をＢＲ型バンバリーに添加して、排出温度１６０℃として、得られた混練物に、表１に示す配合量の硫黄および加硫促進剤を加え、オープンロールで８０℃で４分間混練りし、未加硫ゴム組成物を得た。得られた未加硫ゴム組成物をトレッド形状に成形して、他のタイヤ部位と貼りあわせて得られた未加硫タイヤを、１７０℃において２０分間加硫することにより、１１×７．１０−５サイズのカートタイヤを製造し、以下の試験をおこなった。

得られたカートタイヤを車に装着して、以下の実車評価を行なった。

（グリップ試験）
前記タイヤを装着したカートにより、１周約５ｋｍのコースを５周走行して、比較例１のタイヤのグリップフィーリングを８０点とし、１００点満点で官能評価した。７０点以上が良好である。

（摩耗試験）
前記タイヤを装着したカートにより、１周約０．５ｋｍのコースを５周走行して、官能および外観で判定し、比較例１の性能を６０点として指数表示し、１００点満点でそれぞれ評価した。

各評価結果を表２に示す。

Claims (3)

1. スチレン量が２０〜５０％、ビニル量が３０〜７０％、重量平均分子量が１２０万〜１８０万およびカップリング率が２０％以下であるスチレンブタジエンゴムを５０重量％以上含むゴム成分１００重量部に対して、
   重量平均分子量が２０００〜８０００である液状スチレンブタジエンゴムを２５重量部以上含有するタイヤ用ゴム組成物。
2. 液状ＳＢＲの水素添加率が６０％以下である請求項１記載のタイヤ用ゴム組成物。
3. さらに、軟化剤としてプロセスオイルを含有し、液状スチレンブタジエンゴムの重量平均分子量が、プロセスオイルの重量平均分子量よりも大きい請求項１または２記載のタイヤ用ゴム組成物。