JP5616049B2 - タイヤ用ゴム組成物及び空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、タイヤ用ゴム組成物及び空気入りタイヤに関する。

従来より、自動車の安全性（湿潤路面でのグリップ性）及び低燃費性に対する要求から、補強充填剤としてカーボンブラックやシリカを配合したゴム組成物がタイヤのトレッドゴムに使用されてきた。しかし、このようなゴム組成物では、ウェットグリップ性及び低燃費性に対して背反性能となる耐摩耗性が充分ではないため、改善が望まれていた。

この点について、ゴム成分（天然ゴム、ジエン系合成ゴムなど）を化学的に修飾すること、カーボンブラックやシリカを改良することなどによってウェットグリップ性、低燃費性、耐摩耗性が改善されていたが、これらの性能をバランス良く改善することは困難であった。

例えば、特許文献１には、所定の２種類のシリカを所定量含有することで、転がり抵抗を低減し、耐摩耗性、ウェットスキッド性能及び操縦安定性を向上できるゴム組成物が開示されている。しかし、ウェットグリップ性、低燃費性及び耐摩耗性をバランス良く改善する点については、未だ改善の余地がある。

特開２００８−５０５７０号公報

本発明は、前記課題を解決し、ウェットグリップ性、低燃費性及び耐摩耗性をバランス良く得られるタイヤ用ゴム組成物、及びそれをトレッドに用いた空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本発明は、ゴム成分、フィラー及びアセチルサリチル酸を含有し、上記アセチルサリチル酸の含有量が上記フィラー１００質量部に対して０．５〜１２質量部であるタイヤ用ゴム組成物に関する。

上記フィラーの含有量は、上記ゴム成分１００質量部に対して５〜１５０質量部であることが好ましい。
上記フィラーがシリカであり、更に該シリカ１００質量部に対してシランカップリング剤を２〜２０質量部含有することが好ましい。
上記フィラーがカーボンブラックであってもよい。この場合、シランカップリング剤はは配合しなくてもよい。

上記タイヤ用ゴム組成物は、トレッドに使用されることが好ましい。
本発明はまた、上記ゴム組成物をトレッドに用いた空気入りタイヤに関する。

本発明によれば、ゴム成分及びフィラーを含むゴム組成物に、更にアセチルサリチル酸を配合しているため、ウェットグリップ性及び低燃費性と維持しながら、耐摩耗性を大幅に向上できる。従って、アセチルサリチル酸を配合したゴム組成物をトレッドに使用することにより、ウェットグリップ性、低燃費性及び耐摩耗性がバランス良く優れた空気入りタイヤを提供できる。

本発明のタイヤ用ゴム組成物は、ゴム成分、フィラー及びアセチルサリチル酸を所定量含有する。即ち、特定の添加剤であるアセチルサリチル酸を配合することにより、ウェットグリップ性及び低燃費性を維持しながら、背反性能である耐摩耗性を改善でき、これらの性能をバランス良く得ることが可能となる。

ゴム成分としては、天然ゴム（ＮＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、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）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ハロゲン化ブチルゴム（Ｘ−ＩＩＲ）などが挙げられる。なかでも、ウェットグリップ性、低燃費性及び耐摩耗性をバランス良く得る観点から、ＳＢＲ、ＮＲ、ＩＲ、ＢＲが好ましい。

ＳＢＲを使用する場合、該ＳＢＲのスチレン含有量は、好ましくは１５質量％以上、より好ましくは２０質量％以上である。１５質量％未満であると、ウェットグリップ性が十分ではないおそれがある。また、上記スチレン含有量は、好ましくは４５質量％以下、より好ましくは４０質量％以下である。４５質量％を超えると、硬くて、耐摩耗性が悪化するおそれがある。

フィラー（補強用充填剤）としては、特に限定されず、シリカ、カーボンブラック、炭酸カルシウム、タルクなどが挙げられる。

上記フィラーの含有量（合計含有量）は、上記ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは５質量部以上、より好ましくは１０質量部以上、更に好ましくは３０質量部以上である。５質量部未満であると、耐摩耗性、ウェットグリップ性が十分ではないおそれがある。該フィラーの含有量は、好ましくは１５０質量部以下、より好ましくは１２０質量部以下、更に好ましくは１００質量部以下である。１５０質量部を超えると、硬くなりすぎて、耐摩耗性が逆に悪化するおそれがある。

フィラーのなかでも、ウェットグリップ性、低燃費性及び耐摩耗性がバランス良く得られる点から、シリカ、カーボンブラックが好ましい。
シリカとしては、例えば、湿式法で製造されたシリカ、乾式法で製造されたシリカなどが挙げられるが、特に制限はない。シリカの配合により、特に、ウェットグリップ性及び低燃費性を改善できる。

シリカのチッ素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）は、好ましくは８０ｍ^２／ｇ以上、より好ましくは１２０ｍ^２／ｇ以上、更に好ましくは１５０ｍ^２／ｇ以上である。８０ｍ^２／ｇ未満であると、脆くなり、耐摩耗性が実用レベル以下になるおそれがある。また、シリカのＮ_２ＳＡは、好ましくは２５０ｍ^２／ｇ以下、より好ましくは２２０ｍ^２／ｇ以下、更に好ましくは１８０ｍ^２／ｇ以下である。２５０ｍ^２／ｇを超えると、配合したゴムの粘度が大幅に上昇し、加工性が悪化するおそれがある。
なお、シリカのＮ_２ＳＡは、ＡＳＴＭ Ｄ３０３７−８１に準じてＢＥＴ法で測定される値である。

シリカの含有量は、上記ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは５質量部以上、より好ましくは２０質量部以上、更に好ましくは３０質量部以上である。５質量部未満であると、補強性が得られず、耐摩耗性が低下するおそれがある。該シリカの含有量は、好ましくは１５０質量部以下、より好ましくは１２０質量部以下、更に好ましくは１００質量部以下である。１５０質量部を超えると、脆くなり、耐摩耗性が逆に悪化するおそれがある。

上記ゴム組成物は、シリカとともにシランカップリング剤を含むことが好ましい。
シランカップリング剤としては、ゴム工業において、従来からシリカと併用される任意のシランカップリング剤を使用することができ、例えば、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、ビス（２−トリエトキシシリルエチル）テトラスルフィド、ビス（４−トリエトキシシリルブチル）テトラスルフィド、ビス（３−トリメトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、ビス（２−トリメトキシシリルエチル）テトラスルフィド、ビス（４−トリメトキシシリルブチル）テトラスルフィド、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）トリスルフィド、ビス（２−トリエトキシシリルエチル）トリスルフィド、ビス（４−トリエトキシシリルブチル）トリスルフィド、ビス（３−トリメトキシシリルプロピル）トリスルフィド、ビス（２−トリメトキシシリルエチル）トリスルフィド、ビス（４−トリメトキシシリルブチル）トリスルフィド、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィド、ビス（２−トリエトキシシリルエチル）ジスルフィド、ビス（４−トリエトキシシリルブチル）ジスルフィド、ビス（３−トリメトキシシリルプロピル）ジスルフィド、ビス（２−トリメトキシシリルエチル）ジスルフィド、ビス（４−トリメトキシシリルブチル）ジスルフィド等のスルフィド系加硫促進剤等が挙げられる。なかでも、加工性の点から、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィドが好ましい。これらのシランカップリング剤は、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。

シランカップリング剤の含有量は、シリカ１００質量部に対して、好ましくは２質量部以上、より好ましくは３質量部以上である。２質量部未満では、シランカップリング剤の添加効果が充分得られないおそれがある。また、該シランカップリング剤の含有量は、好ましくは２０質量部以下、より好ましくは１５質量部以下である。２０質量部を超えると、補強性及び耐摩耗性が低下するおそれがある。

カーボンブラックとしては特に限定されず、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＦ、ＧＰＦなどが挙げられる。カーボンブラックの配合により、補強性が付与され、特に、耐摩耗性を改善できる。

カーボンブラックのチッ素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）は、５０ｍ^２／ｇ以上が好ましく、１００ｍ^２／ｇ以上がより好ましく、１０５ｍ^２／ｇ以上が更に好ましい。５０ｍ^２／ｇ未満であると、補強性が低く、耐摩耗性が劣るおそれがある。また、カーボンブラックのＮ_２ＳＡは、１５０ｍ^２／ｇ以下が好ましく、１３０ｍ^２／ｇ以下がより好ましく、１２５ｍ^２／ｇ以下が更に好ましい。１５０ｍ^２／ｇを超えると、ゴムへの分散が悪化して凝集し、逆に耐摩耗性が悪化するおそれがある。
なお、カーボンブラックのＮ_２ＳＡは、ＪＩＳ Ｋ６２１７のＡ法によって求められる。

カーボンブラックのジブチルフタレート吸油量（ＤＢＰ）は、９０ｍｌ／１００ｇ以上が好ましく、１１０ｍｌ／１００ｇ以上がより好ましく、１１２ｍｌ／１００ｇ以上が更に好ましい。９０ｍｌ／１００ｇ未満であると、補強性が低く、耐摩耗性が劣るおそれがある。また、カーボンブラックのＤＢＰは、１５０ｍｌ／１００ｇ以下が好ましく、１３０ｍｌ／１００ｇ以下がより好ましく、１２５ｍｌ／１００ｇ以下が更に好ましい。１５０ｍｌ／１００ｇを超えると、補強性に欠けて、凝集塊をつくり、逆に耐摩耗性が悪化する。。
なお、カーボンブラックのＤＢＰは、ＪＩＳ Ｋ６２１７−４の測定方法によって求められる。

カーボンブラックの平均粒子径は、好ましくは１５ｎｍ以上、より好ましくは２０ｎｍ以上である。１５ｎｍ未満であると、ゴムへの分散が悪化して凝集し、逆に耐摩耗性が悪化するおそれがある。また、カーボンブラックの平均粒子径は、好ましくは８０ｎｍ以下、より好ましくは３０ｎｍ以下、更に好ましくは２５ｎｍ以下である。８０ｎｍを超えると、補強性が低く、耐摩耗性が悪化するおそれがある。
なお、カーボンブラックの平均粒子径は数平均粒子径であり、透過型電子顕微鏡により測定される。

カーボンブラックの含有量は、上記ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは５質量部以上、より好ましくは３０質量部以上、更に好ましくは５０質量部以上である。５質量部未満であると、補強性が低く、耐摩耗性が極端に劣るおそれがある。該カーボンブラックの含有量は、好ましくは１５０質量部以下、より好ましくは１３０質量部以下、更に好ましくは１００質量部以下である。１５０質量部を超えると、脆くなり、逆に耐摩耗性が悪化するおそれがある。

本発明では、下記式で表されるアセチルサリチル酸が配合される。この特定化合物を使用する点が本発明で特徴であり、ゴム成分及びフィラーに対して該化合物を配合することにより、ウェットグリップ性能及び低燃費性を維持しつつ、耐摩耗性を大幅に高めることができる。

アセチルサリチル酸の含有量は、フィラー１００質量部に対して、好ましくは０．５質量部以上、より好ましくは１質量部以上、更に好ましくは２質量部以上、特に好ましくは３質量部以上である。０．５質量部未満であると、添加による効果が得られないおそれがある。また、該含有量は、好ましくは１２質量部以下、より好ましくは１０質量部以下、更に好ましくは８質量部以下、特に好ましくは６質量部以上である。１２質量部を超えると、コストが高くなり、経済性に欠ける傾向がある。

本発明のゴム組成物には、前記成分以外にも、従来ゴム工業で使用される配合剤、例えば、ステアリン酸、酸化防止剤、老化防止剤、酸化亜鉛、硫黄、加硫促進剤等を含有してもよい。

硫黄を配合する場合、硫黄の含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは０．５質量部以上、より好ましくは１．０質量部以上である。０．５質量部未満であると、ゴムの加硫の進行が少なくなり、所望の耐摩耗性を得られないおそれがある。該含有量は、好ましくは５．０質量部以下、より好ましくは２．５質量部以下、更に好ましくは１．８質量部以下である。５．０質量部を超えると、硫黄がブルームし、変色を起こすおそれがある。

加硫促進剤としては、スルフェンアミド系加硫促進剤〔Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド（ＴＢＢＳ）、Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド（ＣＢＳ）、Ｎ，Ｎ−ジシクロヘキシル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド（ＤＣＢＳ）、Ｎ，Ｎ−ジイソプロピル−２−ベンゾチアゾールスルフェンアミドなど〕、グアニジン系加硫促進剤（ジフェニルグアニジン（ＤＰＧ）、ジオルトトリグアニジン、トリフェニルグアニジン、オルトトリルビグアニド、ジフェニルグアニジンフタレートなど）が好ましく、なかでも、ＴＢＢＳ及びＤＰＧの併用が特に好ましい。

加硫促進剤の合計含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは０．５質量部以上、より好ましくは１．０質量部以上である。０．５質量部未満であると、加硫促進剤の配合効果が得られないおそれがある。該合計含有量は、好ましくは４．０質量部以下、より好ましくは２．０質量部以下、更に好ましくは１．８質量部以下である。４．０質量部を超えると、加硫促進剤がブルームして変色を起こすおそれがある。

本発明のゴム組成物は、ウェットグリップ性、低燃費性及び耐摩耗性がバランス良く得られる点から、タイヤのトレッドに好適に使用できる。

本発明のゴム組成物を用い、通常の方法で空気入りタイヤを製造することができる。すなわち、前記ゴム組成物を用いてトレッドなどの各タイヤ部材を作製し、他の部材とともに貼り合わせ、タイヤ成型機上にて加熱加圧することにより製造できる。

本発明の空気入りタイヤは、乗用車、トラック、バスなどに好適に使用できる。

実施例に基づいて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。

以下、実施例及び比較例で使用した各種薬品について、まとめて説明する。
ＳＢＲ：ＪＳＲ（株）製 ＳＢＲ１５０２（スチレン含有量：２３．５質量％）
アセチルサリチル酸：和光純薬工業（株）製の試薬
サリチル酸：和光純薬工業（株）製の試薬
サリチル酸ヒドラジド：和光純薬工業（株）製の試薬
サリチル酸ベンジル：和光純薬工業（株）製の試薬
シリカ：デグッサ（株）製のＵｌｔｒａｓｉｌ ＶＮ３（Ｎ_２ＳＡ：１７５ｍ^２／ｇ）
シランカップリング剤：デグッサ（株）製のＳｉ２６６（ビス−（３−トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィド）
カーボンブラック：三菱化学（株）製のダイアブラックＩ（ＩＳＡＦカーボン、Ｎ_２ＳＡ：１１４ｍ^２／ｇ、ＤＢＰ吸油量：１１４ｍｌ／１００ｇ、平均粒子径：２３ｎｍ）
アロマオイル：（株）ジャパンエナジー製のＸ１４０
ステアリン酸：日油（株）製の椿
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ＴＢＢＳ：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＮＳ（Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾリ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１〜８及び比較例１〜３４
１．７Ｌバンバリーミキサーを用いて、先ずステアリン酸、酸化亜鉛、硫黄、加硫促進剤及び加硫促進剤以外の材料を混練りした（第１混練り工程）。次に同一のバンバリーミキサーを用いて、第１混練り工程で得られた混練物とステアリン酸、酸化亜鉛を混練りした（第２混練り工程）。更にロールを用いて、第２混練り工程で得られた混練物と硫黄及び加硫促進剤を混練りして各未加硫ゴム組成物を得た（第３混練り工程）。得られた未加硫ゴム組成物を１７０℃で２０分間プレス加硫して加硫ゴム組成物（加硫ゴムシート）を得た。

得られた各加硫ゴム組成物を以下に示す各特性の試験を行った。各試験の評価結果を表１〜４に示す。

（ＬＡＴ摩耗試験）
ＬＡＴ試験機（Ｌａｂｏｒａｔｅｒｙ Ａｂｒａｔｉｏｎ ａｎ Ｓｋｉｄ Ｔｅｓｔｅｒ）を用い、荷重４０Ｎ、速度２０ｋｍ／ｈ、スリップアングル５°の条件にて、各加硫ゴム組成物の容積損失量を測定した。比較例１又は３の容積損失量を１００とし、下記計算式によりＬＡＴ摩耗指数を算出した。指数が大きいほど耐摩耗性能に優れることを示す。
（耐摩耗性指数）＝（比較例１又は３の容積損失量）／（各配合の容積損失量）×１００

（ウェット試験）
（株）岩本製作所製の粘弾性スペクトロメーターを用いて、温度０℃、初期歪み１０％、動歪み２％、周波数１０Ｈｚの条件下で、加硫ゴムシートの損失正接（ｔａｎδ）を測定し、比較例１又は３のｔａｎδを１００として、下記計算式によりウェットグリップ指数を算出した。燃費特性指数が小さいほど、燃費特性に優れることを示す。指数が大きいほど、ウェットグリップ性能に優れることを示す。
（ウェットグリップ指数）＝（各配合のｔａｎδ）／（比較例１又は３のｔａｎδ）×１００

（燃費特性試験）
（株）岩本製作所製の粘弾性スペクトロメーターを用いて、温度５０℃、初期歪み１０％、動歪み２％、周波数１０Ｈｚの条件下で、加硫ゴムシートの損失正接（ｔａｎδ）を測定し、比較例１又は３のｔａｎδを１００として、下記計算式により燃費特性指数を算出した。燃費特性指数が小さいほど、燃費特性に優れることを示す。
（燃費特性指数）＝（各配合のｔａｎδ）／（比較例１又は３のｔａｎδ）×１００

表１〜４の結果により、アセチルサリチル酸という特定化合物を添加した場合に限って、ウェットグリップ性、低燃費性及び耐摩耗性をバランス良く改善でき、サリチル酸、アセチル酸ヒドラジド、サリチル酸ベンジルを添加してもこれらの性能をバランス良く改善できないことが明らかとなった。更に、ＮＲ、ＩＲ、ＢＲについてもＳＢＲと同様の傾向が見られた。

Claims (7)

1. ゴム成分、フィラー、硫黄及びアセチルサリチル酸を含有し、
   前記アセチルサリチル酸の含有量が前記フィラー１００質量部に対して０．５〜１２質量部であるタイヤ用ゴム組成物。
2. 前記フィラーの含有量が前記ゴム成分１００質量部に対して５〜１５０質量部である請求項１記載のタイヤ用ゴム組成物。
3. 前記フィラーがシリカであり、更に該シリカ１００質量部に対してシランカップリング剤を２〜２０質量部含有する請求項１又は２記載のタイヤ用ゴム組成物。
4. 前記フィラーがカーボンブラックである請求項１又は２記載のタイヤ用ゴム組成物。
5. 加硫促進剤を含む請求項１〜４のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
6. トレッドに使用される請求項１〜５のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載のゴム組成物をトレッドに用いた空気入りタイヤ。