JP5608982B2

JP5608982B2 - タイヤ用ゴム組成物

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Publication number: JP5608982B2
Application number: JP2009021984A
Authority: JP
Inventors: 鹿久保　隆志; 隆志鹿久保
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2009-02-02
Filing date: 2009-02-02
Publication date: 2014-10-22
Anticipated expiration: 2029-02-02
Also published as: JP2010174232A

Description

本発明は、タイヤ用ゴム組成物に関する。特に、本発明は、ウェット路面での走行性に優れたタイヤを作製することができるタイヤ用ゴム組成物に関する。

タイヤ用ゴム組成物にスチレン系ブロック共重合体を配合した例は知られている。たとえば、特許文献１は、制動性能および燃費性能に優れたタイヤを形成することができ、さらに機械強度および耐疲労性にも優れたゴム組成物として、特定の非共役ポリエン系共重合体と、ジエン系ゴムと、芳香族ビニル重合体ブロックおよび共役ジエン重合体ブロックを含有する共重合体またはその水添物とを含有するゴム組成物を開示している。

特許文献２および特許文献３は、耐摩耗性を向上させ、かつ低転がり抵抗化を実現するゴム組成物として、ジエン系ゴムと補強剤とポリスチレン−ビニルイソプレントリブロック共重合体とを含有するタイヤ用ゴム組成物を開示している。

特許文献４は、インナーライナー層をゴム組成物部材に貼り合わせるための接着層にポリスチレン−ポリ（エチレン−エチレン／ブチレン）ブロック−ポリスチレン共重合体を用いることを開示している。

特許文献５は、十分な成型加工性を有しかつ得られる成型体を加硫した際に高い硬度の加硫物を与えるゴム組成物として、固形ゴム、ジエン系液状ゴム、およびスチレンからなる重合体ブロックとイソプレンまたはブタジエン等のジエン系モノマーからなる重合体ブロックを含有する共重合体を含有するゴム組成物を用いることを開示している。

特許文献６は、高減衰性を示し、硬度が適当な範囲にあり、硬度の温度依存性が小さい高減衰エラストマー組成物として、ポリスチレン−（水添ビニルイソプレン）−ポリスチレンブロック共重合体と、テルペンフェノール樹脂と、ブタジエン系ブロック液状ポリマーとを含有するゴム組成物を開示している。

国際公開第２００５／１０５９１３号パンフレット特開２００４−０１０７８１号公報特開２００４−００２６２２号公報特開２００７−２７６２３５号公報特開平０６−２２０２５６号公報特開２００５−１０５２０９号公報

タイヤは、ウェット路面での走行性の向上が要求されている。本発明は、ウェット路面での走行性に優れたタイヤを作製することができるタイヤ用ゴム組成物を提供するものである。

本発明は、ジエン系ゴム１００質量％からなるゴム成分１００質量部および前記ゴム成分１００質量部に対しポリスチレン−水添ビニルポリイソプレン−ポリスチレントリブロック共重合体０．５〜３０質量部を含むタイヤ用ゴム組成物である。

本発明のゴム組成物は、好ましくは、前記ゴム成分１００質量部に対しシリカ１０〜８０質量部をさらに含む。

本発明のゴム組成物において、好ましくは、前記ポリスチレン−水添ビニルポリイソプレン−ポリスチレントリブロック共重合体のスチレン含有量が５〜３０質量％である。

本発明は、ジエン系ゴム１００質量％からなるゴム成分に、ポリスチレン−水添ビニルポリイソプレン−ポリスチレントリブロック共重合体を配合することにより、ゴム組成物の低温ｔａｎδ（０℃におけるｔａｎδ）を向上するとともに、ゴム組成物の高温ｔａｎδ（６０℃におけるｔａｎδ）および比重を低下させることができる。低温ｔａｎδの向上により、そのゴム組成物から作製されたタイヤのウェット走行性を向上させることができる。また、高温ｔａｎδの低下により、そのゴム組成物から作製されたタイヤの発熱性が下がり、その結果、転がり抵抗が下がり、そのゴム組成物から作製されたタイヤを装着した自動車の燃費を向上させることができる。また、比重の低下により、そのゴム組成物から作製されたタイヤを装着した自動車の燃費を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、ジエン系ゴム１００質量％からなるゴム成分１００質量部および前記ゴム成分１００質量部に対しポリスチレン−水添ビニルポリイソプレン−ポリスチレントリブロック共重合体０．５〜３０質量部を含む。

本発明に使用されるゴム成分は、ジエン系ゴム１００質量％からなる。すなわち、本発明に使用されるゴム成分は、ジエン系ゴム以外のゴム成分を含まない。ジエン系ゴムとしては、主鎖に二重結合を有する公知のジエン系ゴムが制限なく使用できるが、共役ジエン化合物を主モノマーとする重合体または共重合体ゴムが好ましい。ジエン系ゴムには、天然ゴム（ＮＲ）、水添ゴムも含まれる。
このようなジエン系ゴムとしては、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、アクリロニトリル・ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、ニトリルゴム、水添ニトリルゴムなどが挙げられる。これらの中では、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）が好ましく、ブタジエンゴム（ＢＲ）が特に好ましい。ジエン系ゴムは１種単独で使用することもできるし、２種以上を組み合わせて使用することもできる。
天然ゴム（ＮＲ）としては、グリーンブック（天然ゴム各種等級品の国際品質包装基準）により規格化された天然ゴムを用いることができる。イソプレンゴム（ＩＲ）としては、比重が０．９１〜０．９４、ムーニー粘度〔ＭＬ₁₊₄（１００℃），ＪＩＳＫ６３００〕が３０〜１２０のものが好ましく用いられる。スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）としては、比重が０．９１〜０．９８、ムーニー粘度〔ＭＬ₁₊₄（１００℃），ＪＩＳＫ６３００〕が２０〜１２０のものが好ましく用いられる。ブタジエンゴム（ＢＲ）としては、比重が０．９０〜０．９５、ムーニー粘度〔ＭＬ₁₊₄（１００℃），ＪＩＳＫ６３００〕が２０〜１２０のものが好ましく用いられる。

本発明に使用されるポリスチレン−水添ビニルポリイソプレン−ポリスチレントリブロック共重合体とは、下記式（１）で表されるポリスチレンブロックと、下記式（２）で表される水添ビニルポリイソプレンブロック（すなわちポリ（１−イソプロピルエチレン）ブロック）とが結合したトリブロック共重合体をいう。

ポリスチレン−水添ビニルポリイソプレン−ポリスチレントリブロック共重合体は、ポリスチレン−ビニルポリイソプレン−ポリスチレントリブロック共重合体のビニルポリイソプレンブロックを水素添加したものである。ビニルポリイソプレンブロックが水素添加されていないと、すなわちビニルポリイソプレンブロックの側鎖に二重結合が残っていると、架橋するので好ましくない。
ポリスチレン−水添ビニルポリイソプレン−ポリスチレントリブロック共重合体の分子量は、３万〜３０万が好ましく、より好ましくは８万〜２５万である。分子量が３万未満では、ブロック共重合体自体の破断時の強度、伸度等の機械的性質が低下することがある。また、分子量が３０万を超えるとゴムと混合しにくくなる。
ポリスチレン−水添ビニルポリイソプレン−ポリスチレントリブロック共重合体は、スチレン含有量が５〜３０質量％のものが好ましく、１０〜２０質量％のものがより好ましい。スチレン含有量が少なすぎると硬度が過剰に低下し、逆にスチレン含有量が多すぎると硬度が過剰に増加する。
このようなポリスチレン−水添ビニルポリイソプレン−ポリスチレントリブロック共重合体は、株式会社クラレから、ハイブラー７１２５（スチレン含有量２０質量％）、ハイブラー７３１１（スチレン含有量１２質量％）の商品名で入手することができる。

本発明のゴム組成物において、ポリスチレン−水添ビニルポリイソプレン−ポリスチレントリブロック共重合体の配合量は、ゴム成分１００質量部に対し、０．５〜３０質量部であり、好ましくは２〜２５質量部であり、より好ましくは５〜２０質量部である。ポリスチレン−水添ビニルポリイソプレン−ポリスチレントリブロック共重合体の配合量が少なすぎると、充分な低温ｔａｎδの向上を達成することができず、逆に多すぎると、破断強度が低下する。

本発明のゴム組成物は、さらに、シリカを含むことが好ましい。
本発明に使用されるシリカは、特に限定されず、従来からタイヤその他用のゴム組成物に配合されている任意のシリカを使用することができる。
本発明のゴム組成物において、シリカの配合量は、ゴム成分１００質量部に対し１０〜８０質量部が好ましく、２０〜６０質量部がより好ましい。シリカを配合することにより、さらに低温ｔａｎδを向上させることができ、また高温ｔａｎδを低下させることができる。シリカの配合量が多すぎると、混合加工性の低下や発熱性が増加する。

本発明のゴム組成物には、前記した成分に加えて、カーボンブラックなどの補強剤・充填剤、加硫または架橋剤、加硫または架橋促進剤、可塑剤、各種オイル、老化防止剤などのゴム組成物用に一般的に配合されてい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組成物とし、加硫また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。

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に好適に用いられ、特にスタッドレスタイヤや低燃費乗用車用タイヤに好適に用いられる。
本発明のゴム組成物を用いて空気入りタイヤを製造する方法としては、慣用の方法を用いることができる。たとえば、インナーライナーをタイヤ成形用ドラム上に円筒に貼りつけ、その上に未加硫ゴムからなるカーカス層、ベルト層等の通常のタイヤ製造に用いられる部材を順次貼り重ね、最後に本発明のゴム組成物から作製したトレッド層を貼り重ね、ドラムを抜き去ってグリーンタイヤとし、次いで、このグリーンタイヤを常法に従って加熱加硫することにより、所望の空気入りタイヤを製造することができる。

以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

実施例で用いた原料は次のとおりである。
天然ゴム：ＲＳＳ＃３
ブタジエンゴム：日本ゼオン株式会社製ＮｉｐｏｌＢＲ１２２０
非共役ポリエン：三井化学株式会社製ＭＩＴＳＵＩＥＰＴ４０７０
ポリスチレン−水添ビニルポリイソプレン−ポリスチレントリブロック共重合体：株式会社クラレ製ハイブラー７１２５（スチレン含有量２０質量％）（以下「水添ＳＶＩＳ−１」ともいう。）および株式会社クラレ製ハイブラー７３１１（スチレン含有量１２質量％）（以下「水添ＳＶＩＳ−２」ともいう。）
カーボンブラック：東海カーボン株式会社製シーストＫＨＰ
シリカ：ＵＮＩＴＥＤＳＩＬＩＣＡＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬ製ＵＬＴＲＡＳＩＬＶＮ−３Ｇ
亜鉛華：正同化学工業株式会社製酸化亜鉛３種
ステアリン酸：日油株式会社製ビーズステアリン酸
老化防止剤：フレキシス社製サントフレックス６ＰＰＤ（以下「老化防止剤１」ともいう。）および大内新興化学工業株式会社製ノクラック２２４（以下「老化防止剤２」ともいう。）
ワックス：大内新興化学工業株式会社製サンノック
シランカップリング剤：エボニツクデグッサジャパン製Ｓｉ６９
オイル：昭和シェル石油株式会社製エキストラクト４号Ｓ
硫黄：細井化学工業株式会社製油処理硫黄
加硫促進剤：大内新興化学工業株式会社製ノクセラーＣＺ（以下「加硫促進剤１」ともいう。）および住友化学株式会社製ソクシノールＤＧ（以下「加硫促進剤２」ともいう。）

なお、以下の実施例において用いた評価項目は、次の方法により、測定した。

［比重］
ゴム組成物をシートに成形し、１７０℃、１５分の条件で加硫して加硫ゴムシートを作製し、作製した加硫ゴムシートについて、ＪＩＳＫ６２２０−１に記載された比重の試験方法のうちの置換法によって測定した。ゴム組成物の比重が低いほど、そのゴム組成物を用いて作製されたタイヤを装着した自動車の燃費が良くなる。

［引張試験］
ゴム組成物をシートに成形し、１７０℃、１５分の条件で加硫して加硫ゴムシートを作製し、作製した加硫ゴムシートを打抜いてＪＩＳＫ６２５１（２００１年）に記載されている３号形ダンベル試験片を調製した。この試験片を用いて、ＪＩＳＫ６２５１に規定される方法に従い、測定温度２５℃、引張速度５００ｍｍ／分の条件で引張り試験を行ない、１００％モジュラス（伸び１００％時の引張応力）Ｍ₁₀₀（ＭＰａ）、３００％モジュラス（伸び３００％時の引張応力）Ｍ₃₀₀（ＭＰａ）、引張強さＴ_B（ＭＰａ）および切断時伸びＥ_B（％）を測定した。１００％モジュラス、３００％モジュラス、引張強さおよび切断時伸びは、いずれも大きいほど好ましい。

［ｔａｎδ］
ゴム組成物をシートに成形し、１７０℃、１５分の条件で加硫して、２ｍｍ厚の加硫ゴムシートを作製し、作製した加硫ゴムシートについて、東洋精機製作所製の粘弾性スペクトロメーターを用いて、測定温度０℃および６０℃、周波数２０Ｈｚ、初期歪み１０％、振幅±２％の条件で損失正接ｔａｎδ（振動減衰性の指標）を測定した。０℃におけるｔａｎδをｔａｎδ（０℃）と表示し、６０℃におけるｔａｎδをｔａｎδ（６０℃）と表示する。ｔａｎδ（０℃）が大きいほど、タイヤのウェット走行性が良くなる。また、ｔａｎδ（６０℃）が低いほど、タイヤの発熱性が下がり、それによりタイヤの転がり抵抗が下がり、結果的にそのタイヤを装着した自動車の燃費が良くなる。

実施例１
上記の原料を表１に示す配合比率で配合し、ゴム組成物を調製した。調製したゴム組成物について、比重、１００％モジュラス、３００％モジュラス、引張強さ、切断時伸び、ｔａｎδ（０℃）およびｔａｎδ（６０℃）を評価した。評価結果を表１に示す。

比較例１
実施例１において、ポリスチレン−水添ビニルポリイソプレン−ポリスチレントリブロック共重合体を配合しなかった以外は、実施例１と同様にゴム組成物を調製し評価した。評価結果を表１に示す。

比較例２
実施例１において、ゴム組成を天然ゴム／ブタジエンゴム＝５０質量部／３０質量部に変更し、非共役ポリエン（三井化学株式会社製ＭＩＴＳＵＩＥＰＴ４０７０）２０質量部を追加配合し、実施例１と同様にゴム組成物を調製し評価した。評価結果を表１に示す。

実施例１と比較例１の比較から、ポリスチレン−水添ビニルポリイソプレン−ポリスチレントリブロック共重合体を配合すると、比重が小さくなり、ｔａｎδ（０℃）が大きくなることがわかる。また、実施例１と比較例２の比較から、ジエン系ゴム以外のゴム成分を配合すると、ｔａｎδ（０℃）が小さくなり、ｔａｎδ（６０℃）が大きくなり、切断時伸びが小さくなることが分かる。すなわち、ゴム成分はジエン系ゴム１００重量％からなることが必要であることが分かる。

実施例２
上記の原料を表２に示す配合比率で配合し、ゴム組成物を調製した。実施例２は、実施例１において、カーボンブラックの配合量を４０質量部に減らし、シリカを２０質量部追加したものである。調製したゴム組成物について、比重、１００％モジュラス、３００％モジュラス、引張強さ、切断時伸び、ｔａｎδ（０℃）およびｔａｎδ（６０℃）を評価した。評価結果を表２に示す。

実施例３
実施例２において、ポリスチレン−水添ビニルポリイソプレン−ポリスチレントリブロック共重合体（株式会社クラレ製ハイブラー７１２５、スチレン含有量２０質量％）に代えて、ポリスチレン−水添ビニルポリイソプレン−ポリスチレントリブロック共重合体（株式会社クラレ製ハイブラー７３１１、スチレン含有量１２質量％）を使用した以外は、実施例２と同様にゴム組成物を調製し評価した。評価結果を表２に示す。

比較例３
実施例２において、ポリスチレン−水添ビニルポリイソプレン−ポリスチレントリブロック共重合体を配合しなかった以外は、実施例２と同様にゴム組成物を調製し評価した。評価結果を表２に示す。

実施例２および実施例３と比較例３との比較から、ポリスチレン−水添ビニルポリイソプレン−ポリスチレントリブロック共重合体を配合すると、比重が小さくなり、ｔａｎδ（０℃）が大きくなることがわかる。また、実施例１と実施例２の比較から、シリカを配合すると、ｔａｎδ（０℃）がさらに大きくなることがわかる。

実施例４
上記の原料を表３に示す配合比率で配合し、ゴム組成物を調製した。実施例４は、実施例２においてシリカの配合量を６０質量部に増やし、カーボンブラックの配合量を２０質量部に減らし、シランカップリング剤の配合量を５質量部に増やしたものである。調製したゴム組成物について、比重、１００％モジュラス、３００％モジュラス、引張強さ、切断時伸び、ｔａｎδ（０℃）およびｔａｎδ（６０℃）を評価した。評価結果を表３に示す。

実施例５
実施例４において、ポリスチレン−水添ビニルポリイソプレン−ポリスチレントリブロック共重合体（株式会社クラレ製ハイブラー７１２５、スチレン含有量２０質量％）に代えて、ポリスチレン−水添ビニルポリイソプレン−ポリスチレントリブロック共重合体（株式会社クラレ製ハイブラー７３１１、スチレン含有量１２質量％）を使用した以外は、実施例４と同様にゴム組成物を調製し評価した。評価結果を表３に示す。

実施例６
実施例４において、ポリスチレン−水添ビニルポリイソプレン−ポリスチレントリブロック共重合体（株式会社クラレ製ハイブラー７１２５、スチレン含有量２０質量％）の配合量を２０質量部に変更した以外は、実施例４と同様にゴム組成物を調製し評価した。評価結果を表３に示す。

実施例７
実施例６において、ポリスチレン−水添ビニルポリイソプレン−ポリスチレントリブロック共重合体（株式会社クラレ製ハイブラー７１２５、スチレン含有量２０質量％）に代えて、ポリスチレン−水添ビニルポリイソプレン−ポリスチレントリブロック共重合体（株式会社クラレ製ハイブラー７３１１、スチレン含有量１２質量％）を使用した以外は、実施例６と同様にゴム組成物を調製し評価した。評価結果を表３に示す。

比較例４
実施例４において、ポリスチレン−水添ビニルポリイソプレン−ポリスチレントリブロック共重合体を配合しなかった以外は、実施例４と同様にゴム組成物を調製し評価した。評価結果を表３に示す。

実施例４〜７と比較例４との比較から、ポリスチレン−水添ビニルポリイソプレン−ポリスチレントリブロック共重合体を配合すると、ｔａｎδ（０℃）が大きくなり、比重が小さくなることがわかる。また、実施例４と実施例６の比較および実施例５と実施例７の比較から、ポリスチレン−水添ビニルポリイソプレン−ポリスチレントリブロック共重合体の配合量が多いほど、ｔａｎδ（０℃）が大きくなることがわかる。また、実施例２と実施例４の比較および実施例３と実施例５の比較から、シリカの配合量が多いほど、ｔａｎδ（０℃）がさらに大きくなることがわかる。

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に好適に用いられ、特にスタッドレスタイヤや低燃費乗用車用タイヤに好適に用いられる。

Claims

天然ゴム、イソプレンゴム、スチレン・ブタジエンゴムおよびブタジエンゴムからなる群より選ばれる少なくとも１種のジエン系ゴム１００質量％からなるゴム成分１００質量部、前記ゴム成分１００質量部に対しポリスチレン−水添ビニルポリイソプレン−ポリスチレントリブロック共重合体０．５〜３０質量部、前記ゴム成分１００質量部に対しシリカ２０〜６０質量部、および前記ゴム成分１００質量部に対しカーボンブラック２０〜４０質量部を含むスタッドレスタイヤ用ゴム組成物。
前記ポリスチレン−水添ビニルポリイソプレン−ポリスチレントリブロック共重合体のスチレン含有量が５〜３０質量％であることを特徴とする請求項１に記載のゴム組成物。