JP5233317B2

JP5233317B2 - タイヤトレッド用ゴム組成物

Info

Publication number: JP5233317B2
Application number: JP2008045113A
Authority: JP
Inventors: 直樹串田
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2008-02-26
Filing date: 2008-02-26
Publication date: 2013-07-10
Anticipated expiration: 2028-02-26
Also published as: JP2009203288A

Description

本発明は、タイヤトレッド用ゴム組成物に関し、さらに詳しくは、液状ポリブタジエンを含むゴム組成物において、低温性能及び耐摩耗性を維持しながら、ドライグリップ性能とウェットグリップ性能を向上するようにしたオールシーズン用タイヤに好適なタイヤトレッド用ゴム組成物に関する。

オールシーズン用の空気入りタイヤは、高速走行時における乾燥路面での操縦安定性（ドライグリップ性能）や湿潤路面での操縦安定性（ウェットグリップ性能）を具備することの他に、低温時や積雪路面での操縦安定性（低温グリップ性能）などの低温性能を具備することが必要であるため、広範な条件下で高いレベルの走行安定性と共に、耐摩耗性に優れることが求められている。

一般に、オールシーズン用空気入りタイヤのドライグリップ性能を向上するためには、ガラス転移温度（Ｔｇ）が高いスチレン−ブタジエンゴムを使用したり、シリカとカーボンブラックを併用したりするが、低温性能や耐摩耗性が悪化するという問題があった。

このような低温性能や耐摩耗性を向上する対策として、特許文献１は、液状ポリブタジエンなどの液状ポリマーを配合することを提案している。しかし、この方法では、強度や高温時の硬さが低下するので、ドライグリップ性能及びウェットグリップ性能が悪化するという問題があった。
特開平７−５３７８４号公報

本発明の目的は、液状ポリブタジエンを含むタイヤトレッド用ゴム組成物において、低温性能及び耐摩耗性を維持しながら、ドライグリップ性能とウェットグリップ性能を向上するようにしたタイヤトレッド用ゴム組成物を提供することにある。

上記目的を達成する本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、ブタジエンゴムを４０〜６０重量％含むジエン系ゴム１００重量部に対し、窒素吸着比表面積が７０〜１３０ｍ²／ｇのカーボンブラックを３〜５０重量部、シリカを７０〜１２０重量部、数平均分子量が２０００〜１００００でビニル結合含有量が５０％以下の液状ポリブタジエンを１〜２０重量部、ベンジルブチルフタレート、フタル酸ジイソノニル、フタル酸ビス（２−エチルヘキシル）から選ばれる少なくとも１種のエステル系可塑剤を１〜１５重量部を配合したことを特徴とする。

このタイヤトレッド用ゴム組成物は、空気入りタイヤのトレッド部を構成するのに好適である。

本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、ブタジエンゴムを４０〜６０重量％含むジエン系ゴム１００重量部に対し、窒素吸着比表面積が７０〜１３０ｍ²／ｇのカーボンブラックを３〜５０重量部、数平均分子量が２０００〜１００００でビニル結合含有量が５０％以下の液状ポリブタジエンを１〜２０重量部を配合することにより、低温時のゴム硬さを柔軟にして低温性能及び耐摩耗性を確保することができる。また、上記配合により生じる高温時のゴム硬さの低下を、シリカを７０〜１２０重量部、ベンジルブチルフタレート、フタル酸ジイソノニル、フタル酸ビス（２−エチルヘキシル）から選ばれる少なくとも１種のエステル系可塑剤を１〜１５重量部を配合することにより可及的に小さくし、しかも高いレベルで維持するようにしたので、低温性能及び耐摩耗性を維持しながら、ドライグリップ性能及びウェットグリップ性能を向上することができる。

本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物において、ジエン系ゴムは、ブタジエンゴムを４０〜６０重量％含む。ブタジエンゴムの含有量が４０重量％未満であると、低温性能及び耐摩耗性が悪化する。

ブタジエンゴム以外のジエン系ゴムとしては、特に制限されるものではなく、タイヤトレッド用ゴム組成物に通常用いられる天然ゴム、イソプレンゴム、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、ブチルゴム等が挙げられる。好ましくはガラス転移温度（Ｔｇ）が高いスチレン−ブタジエンゴムがよい。スチレン−ブタジエンゴムを配合することにより、ドライグリップ性能及びウェットグリップ性能を向上することができる。しかし、スチレン−ブタジエンゴムが多すぎると低温性能及び耐摩耗性が悪化するため、スチレン−ブタジエンゴムの配合量は、３０〜６０重量％にするとよい。これらジエン系ゴムは、単独又は任意のブレンドとして使用することができる。

本発明では、液状ポリブタジエンを配合することにより、タイヤトレッド用ゴム組成物の低温性能及び耐摩耗性をいっそう向上させる。液状ポリブタジエンの数平均分子量は、２０００〜１００００であり、好ましくは２０００〜９０００にするとよい。液状ポリブタジエンの数平均分子量が２０００未満であると、所期の効果が得られない。また、数平均分子量が１００００を超えると、低温での硬度が高くなる傾向がある。なお、液状ポリブタジエンの数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）により測定される値とする。

液状ポリブタジエンのビニル結合含有量は５０％以下であり、好ましくは２０〜４５％にするとよい。ビニル結合含有量が５０％を超えると、ガラス転移温度が高くなり、低温性能が悪化する。液状ポリブタジエンのビニル結合含有量は、赤外吸収分光法により測定される値とする。

液状ポリブタジエンの配合量はジエン系ゴム１００重量部に対し１〜２０重量部にし、好ましくは５〜１０重量部にする。液状ポリブタジエンの配合量が１重量部未満では、低温性能及び耐摩耗性を向上することができない。また、液状ポリブタジエンの配合量が２０重量部を超えると、ゴム組成物の強度や高温時の硬さが低下するので、ドライグリップ性能及びウェットグリップ性能が悪化する。

本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物では、エステル系可塑剤を配合することにより、低温時のゴム硬さが過大になるのを防ぎながら、高温時のゴム硬さを高いレベルで維持することができる。すなわち、低温時のゴム硬さが過大になるのを防ぐので低温性能及び耐摩耗性を低下させることがなく、しかも高温時のゴム硬さを高いレベルで維持するためドライグリップ性能及びウェットグリップ性能を向上する。また、ゴム組成物に配合するアロマオイルの一部を置換して配合することができるので、転がり抵抗を低減すること及びカーボンブラックやシリカなどの補強充填剤の配合量を多くすることができる。

エステル系可塑剤は、単独又は複数で使用することができる。

本発明で使用するエステル系可塑剤は、ベンジルブチルフタレート、フタル酸ジイソノニル、フタル酸ビス（２−エチルヘキシル）から選ばれる少なくとも１種である。とりわけベンジルブチルフタレートが好ましい。

エステル系可塑剤の配合量は、ジエン系ゴム１００重量部に対し１〜１５重量部であり、好ましくは５〜１０重量部にするとよい。エステル系可塑剤の配合量が１重量部未満では、ドライグリップ性能及びウェットグリップ性能を向上することができない。また、エステル系可塑剤が１５重量部を超えると、ブリードが発生する。

本発明で使用するカーボンブラックは、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が、７０〜１３０ｍ^２／ｇであり、好ましくは９０〜１３０ｍ^２／ｇにするとよい。窒素吸着比表面積が７０ｍ^２／ｇ未満のときは、耐摩耗性が不足する。１３０ｍ^２／ｇを超えるときは、低温時の硬さが過大になり低温性能が悪化する。窒素吸着比表面積は、ＪＩＳＫ６２１７−２に準拠して、測定するものとする。

カーボンブラックの配合量は、ジエン系ゴム１００重量部に対し、３〜５０重量部であり、好ましくは１０〜４０重量部にするとよい。カーボンブラックが３重量部未満の場合、耐摩耗性が不足する。カーボンブラックが５０重量部を超えると低温時の硬さが過大になり低温性能が悪化する。

本発明のゴム組成物は、シリカをジエン系ゴム１００重量部に対し７０〜１２０重量部配合する。好ましくは８０〜１００重量部にするとよい。シリカの配合量が７０重量部未満であると、ドライグリップ性能及びウェットグリップ性能を向上する効果が十分に得られない。また、シリカの配合量が１２０重量部を超えると、混合時の加工性が悪化する。シリカの種類は、特に限定されるものではなく、通常ゴム組成物に配合されるものを使用することができ、例えば湿式法シリカ、乾式法シリカ、表面処理シリカを例示することができる。

本発明において、シランカップリング剤をトレッド用ゴム組成物中に配合したシリカ重量に対して好ましくは３〜１５重量％、より好ましくは５〜１０重量％を配合するとよい。シランカップリング剤の配合により、シリカの分散性を向上しゴムとの補強性を高めることができる。シランカップリング剤がシリカ重量の３重量％未満の場合、シリカの分散が悪化する。また、シランカップリング剤が１５重量％を超える場合、シランカップリング剤同士が重合してしまい、所望の効果を得ることができない。

シランカップリング剤の種類は、シリカ配合のゴム組成物に使用可能なものであれば特に制限されるものではないが、例えば、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、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）ジサルファイド、３−トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾールテトラサルファイド、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、３−オクタノイルチオプロピルトリエトキシシラン等の硫黄含有シランカップリング剤を例示することができる。

タイヤトレッド用ゴム組成物には、加硫又は架橋剤、加硫促進剤、加工助剤、老化防止剤、可塑剤などのゴム組成物に一般的に使用される各種添加剤を配合することができ、かかる添加剤は一般的な方法で混練してゴム組成物とし、加硫又は架橋するのに使用することができる。これらの添加剤の配合量は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。

タイヤトレッド用ゴム組成物は、公知のゴム用混練機械、例えば、バンバリーミキサー、ニーダー、ロール等を使用して、上記各成分を混合することによって製造することができる。

本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物からなるトレッド部を有する空気入りタイヤは、優れた低温性能及び耐摩耗性を維持しながら、ドライグリップ性能とウェットグリップ性能を向上した特性を有し、オールシーズン用タイヤとして好適である。

以下、実施例によって本発明をさらに説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。

表１、２に示す配合からなる１４種類のゴム組成物（実施例１〜６、従来例、比較例１〜７）を、それぞれ硫黄及び加硫促進剤を除く配合成分を秤量し、１.７Ｌのバンバリーミキサーで５分間混練し、温度１６０℃でマスターバッチを放出した。このマスターバッチを８インチのオープンロールに供し、硫黄及び加硫促進剤を加え４分間混合し、タイヤトレッド用ゴム組成物を調製した。

得られた１４種類のタイヤトレッド用ゴム組成物（実施例１〜６、従来例、比較例１〜７）により構成したトレッド部を備えた、タイヤサイズ１９５／６５Ｒ１５の空気入りタイヤを製作した。それぞれの空気入りタイヤのドライグリップ性能、ウェットグリップ性能及び耐摩耗性を下記の方法により評価した。

また、得られた１４種類のタイヤトレッド用ゴム組成物（実施例１〜６、従来例、比較例１〜７）を、それぞれ所定形状の金型中で、１５０℃、３０分間加硫して試験片を作製し、下記に示す方法により、各種ゴム物性の試験を行った。

ドライグリップ性能
空気入りタイヤをサイズ１５×６Ｊのリムにリム組みし、ＪＡＴＭＡイヤーブックに記載の正規空気圧を充填し、国産２．５リットルクラスの車両に装着して、乾燥路面からなるテストコースを走行時のドライグリップ性能を専門パネラー５名が１０点満点でフィーリング評価し、その平均点を求めた。得られた結果は、従来例のタイヤを１００とする指数として表１、２に示した。この値が大きいほどドライグリップ性能が優れている。

ウェットグリップ性能
空気入りタイヤをサイズ１５×６Ｊのリムにリム組みし、ＪＡＴＭＡイヤーブックに記載の正規空気圧を充填し、国産２．５リットルクラスの車両に装着して、湿潤路面（水深約１０ｍｍ）からなるテストコースを走行時のウェットグリップ性能を専門パネラー５名が１０点満点でフィーリング評価し、その平均点を求めた。得られた結果は、従来例のタイヤを１００とする指数として表１、２に示した。この値が大きいほどウェットグリップ性能が優れている。

耐摩耗性
空気入りタイヤをサイズ１５×６Ｊのリムにリム組みし、ＪＡＴＭＡイヤーブックに記載の正規空気圧を充填し、国産２．５リットルクラスの車両に装着して、乾燥路面からなるテストコースを５０００ｋｍ走行後の摩耗量を求めた。得られた結果は、従来例のタイヤの逆数を１００とする指数として表１、２に示した。この値が大きいほど耐摩耗性が優れている。

低温性能（−２０℃での硬度）
得られた試験片の硬度を、ＪＩＳＫ６２５３に準拠して、デュロメータのタイプＡにより温度−２０℃で測定した。得られた結果は、従来例の逆数を１００とする指数として表１、２に示した。この値が大きいほど低温時の硬度が低く、低温性能が優れている。

３００％モジュラス
得られた試験片のモジュラスを、ＪＩＳＫ６２５１に準拠して３００％モジュラスを測定した。得られた結果は、従来例を１００とする指数として表１、２に示した。この値が大きいほど強度が大きく優れている。

高温硬度（６０℃での硬度）
得られた試験片の硬度を、ＪＩＳＫ６２５３に準拠して、デュロメータのタイプＡにより温度６０℃で測定した。得られた結果は、従来例を１００とする指数として表１、２に示した。この値が大きいほど高温時の硬度が高く優れている。

転がり抵抗
得られた試験片をＪＩＳＫ６３９４に準拠して、東洋精機製作所社製粘弾性スペクトロメーターを用いて、初期歪み１０％、振幅±２％、周波数２０Ｈｚ、温度６０℃の条件におけるｔａｎδを測定した。得られた結果は、従来例を１００とする指数で表わし表１、２に示した。この指数が小さいほどがｔａｎδが小さく転がり抵抗が低く優れている。

なお、表１，２において使用した原材料の種類を下記に示す。
ＮＲ：天然ゴム、ＲＳＳ＃３
ＢＲ：ブタジエンゴム、日本ゼオン社製ＮＩＰＯＬＢＲ１２２０
ＳＢＲ：スチレン−ブタジエンゴム、日本ゼオン社製ＮＳ４４０
Ｌ−ＢＲ−１：液状ポリブタジエン、Ｓａｒｔｏｍｅｒ社製ＲＩＣＯＮ１３０（数平均分子量２５００、ビニル結合含有量２８％）
Ｌ−ＢＲ−２：液状ポリブタジエン、Ｓａｒｔｏｍｅｒ社製ＲＩＣＯＮ１３１（数平均分子量４５００、ビニル結合含有量２８％）
Ｌ−ＢＲ−３：液状ポリブタジエン、Ｓａｒｔｏｍｅｒ社製ＲＩＣＯＮ１５２（数平均分子量２９００、ビニル結合含有量８０％）
エステル系可塑剤−１：ベンジルブチルフタレート、バイエル社製ＵＮＩＭＯＬＬＢＢ
エステル系可塑剤−２：フタル酸ジイソノニル、ジェイプラス社製ＤＩＮＰ
ＣＢ−１：カーボンブラック、キャボットジャパン社製ショウブラックＮ２３４（窒素吸着比表面積１２６ｍ^２／ｇ）
ＣＢ−２：カーボンブラック、キャボットジャパン社製ショウブラックＮ１１０（窒素吸着比表面積１４４ｍ^２／ｇ）
ＣＢ−３：カーボンブラック、キャボットジャパン社製ショウブラックＮ５５０（窒素吸着比表面積４２ｍ^２／ｇ）
シリカ：ローディア社製Ｚｅｏｓｉｌ１６５ＧＲ
シランカップリング剤：Ｄｅｇｕｓｓａ社製Ｓｉ６９
酸化亜鉛：正同化学工業社製酸化亜鉛３種
ステアリン酸：日本油脂社製ビーズステアリン酸
老化防止剤：フレキシス社製ＳＡＮＴＯＦＬＥＸ６ＰＰＤ
加工助剤：ラインケミー社製ＡｃｔｉｐｌａｓｔＳＴ
アロマオイル：昭和シェル石油社製エキストラクト４号Ｓ
硫黄：鶴見化学工業社製金華印油入微粉硫黄
加硫促進剤−１：大内新興化学工業社製ノクセラーＣＺ−Ｇ
加硫促進剤−２：住友化学社製ソクシノールＤ−Ｇ

Claims

ブタジエンゴムを４０〜６０重量％含むジエン系ゴム１００重量部に対し、窒素吸着比表面積が７０〜１３０ｍ²／ｇのカーボンブラックを３〜５０重量部、シリカを７０〜１２０重量部、数平均分子量が２０００〜１００００でビニル結合含有量が５０％以下の液状ポリブタジエンを１〜２０重量部、ベンジルブチルフタレート、フタル酸ジイソノニル、フタル酸ビス（２−エチルヘキシル）から選ばれる少なくとも１種のエステル系可塑剤を１〜１５重量部を配合したタイヤトレッド用ゴム組成物。
請求項１に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物によりトレッド部を構成した空気入りタイヤ。