JP6551497B2 - タイヤ用ゴム組成物およびタイヤ - Google Patents

Description

本発明はタイヤ用ゴム組成物および該ゴム組成物により構成されたタイヤ部材を備えたタイヤに関する。

近年、自動車共通の課題として、安全性に対する意識がますます高まっており、ウェットグリップ性能や操縦安定性の更なる改善が要求されている。これまで、ウェットグリップ性能改善のために様々な研究がなされており、シリカを配合したゴム組成物の発明が多々報告されている。タイヤ性能は、タイヤの構造や使用材料など種々の要素に左右され、特に路面に接するトレッド部分のゴム組成物の性能に大きく左右されるため、トレッドなどのタイヤ用ゴム組成物の技術的改良が広く検討され、実用化されている。

シリカを用いたトレッド用ゴム組成物の技術的改良により、タイヤのウェットグリップ性能は大幅な進歩を遂げた。一方で、操縦安定性は十分に改良されておらず改善の余地がある。特に、高温域での走行による温度変化に伴う性能変化や、ウェット路面からドライ路面への路面変化などが起こった場合の性能変化は、重要な技術課題として残っており、改善の余地がある。また、これまではスタッドレスタイヤの使用環境である極低温域におけるゴム組成物の温度依存性や路面依存性に関する研究が多くなされてきたが、ドライ路面のような高温域での検討はあまりなされていない。

特許文献１〜３には所定のジエン系ゴムおよびシリカを所定量含有するタイヤ用ゴム組成物が記載されているが、ドライ路面のような高温域での性能変化（温度依存性および路面依存性）を制御することについては考慮されていない。また、特許文献４には、硬度の温度依存性を小さくすることのできるゴム組成物が記載されているが、ウェット路面からドライ路面への路面変化に対する性能変化については考慮されていない。

特開２００６−０５６９１９号公報 特開２００７−１９７６７１号公報 特開２００８−１０１１５８号公報 特開２０１１−０８９０８１号公報

本発明は、高温域での温度変化に伴う性能変化が少なく、ウェット路面からドライ路面への路面変化に対しても性能変化が少ないタイヤ用ゴム組成物、および該タイヤ用ゴム組成物により構成されたタイヤ部材を備えたタイヤを提供することを目的とする。

本発明は、５０℃動的歪振幅５％における複素弾性率Ｇ＊_50℃と、１００℃動的歪振幅５％における複素弾性率Ｇ＊_100℃とが、下記式（１）を満たし、２３℃での引張試験による破断伸びＥＢ_23℃が３５０％以上であり、５０℃動的歪振幅１％における正接損失ｔａｎδ_50℃が０．１２以上であるタイヤ用ゴム組成物に関する。
式（１） Ｇ＊_100℃／Ｇ＊_50℃＞０．８５

さらに、１００℃での引張試験による破断伸びＥＢ_100℃と、１００℃１００％延伸時のモジュラスＭ_100℃とが、下記式（２）を満たすことが好ましい。
式（２） ２５００＜ＥＢ_100℃×Ｍ_100℃＜４５００

さらに、５０℃でのショア硬度ＨＳ_50℃と、５０℃動的歪振幅１％における複素弾性率Ｅ＊と、５０℃動的歪振幅１％における正接損失ｔａｎδ_50℃とが、下記式（３）を満たすことが好ましい。
式（３） ０．０５＜（ｔａｎδ_50℃）²／（Ｅ＊×ＨＳ_50℃）×１０００

さらに、−１０℃から２０℃まで５℃刻みの各温度での動的歪振幅０．２５％における正接損失ｔａｎδ_-10℃、ｔａｎδ_-5℃、ｔａｎδ_0℃、ｔａｎδ_5℃、ｔａｎδ_10℃、ｔａｎδ_15℃およびｔａｎδ_20℃が、下記式（４）を満たすことが好ましい。
式（４） ２．５＜ｔａｎδ_-10℃＋ｔａｎδ_-5℃＋ｔａｎδ_0℃＋ｔａｎδ_5℃＋ｔａｎδ_10℃＋ｔａｎδ_15℃＋ｔａｎδ_20℃＜４．５

スチレン含有量が２５〜５０質量％でありビニル結合量が１０〜３５モル％であるジエン系ゴムを５０質量％以上含むゴム成分を含有することが好ましい。

前記スチレン含有量が前記ビニル結合量の２倍以上であることが好ましい。

ゴム成分１００質量部に対し、窒素吸着比表面積が５０ｍ²／ｇ以上のシリカを５〜１５０質量部含有することが好ましい。

また本発明は、前記のゴム組成物により構成されたタイヤ部材を備えたタイヤに関する。

本発明によれば、５０℃動的歪振幅５％における複素弾性率Ｇ＊_50℃と、１００℃動的歪振幅５％における複素弾性率Ｇ＊_100℃とが、所定の式を満たし、２３℃での引張試験による破断伸びＥＢ_23℃および５０℃動的歪振幅１％における正接損失ｔａｎδ_50℃が所定の範囲であるタイヤ用ゴム組成物とすることにより、高温域での走行による温度変化に伴う性能変化が少なく、ウェット路面からドライ路面への路面変化に対しても性能変化が少ないタイヤ用ゴム組成物、ならびに該タイヤ用ゴム組成物により構成されたタイヤ部材を備えたタイヤ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、５０℃動的歪振幅５％における複素弾性率Ｇ＊_50℃と、１００℃動的歪振幅５％における複素弾性率Ｇ＊_100℃とが、下記式（１）を満たし、２３℃での引張試験による破断伸びＥＢ_23℃、および５０℃動的歪振幅１％における正接損失ｔａｎδ_50℃を所定の範囲とすることを特徴とする。
式（１） Ｇ＊_100℃／Ｇ＊_50℃＞０．８５

本明細書中の複素弾性率Ｇ＊は、ＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製のレオメーターＡＲＥＳにより測定される捩りせん断時の複素弾性率を示す。複素弾性率の値をレオメーターで測定することにより、タイヤを装着した実車によるドライ路面での旋回時の高い歪みを受けた状況に近いゴム特性を調査することができる。また、温度設定をすることでタイヤ表面温度が該設定温度の場合の調査をすることができる。つまり、式（１）中のＧ＊_50℃はタイヤ表面温度が５０℃のタイヤでドライ路面を旋回した際のタイヤ特性の指標であり、Ｇ＊_100℃はタイヤ表面温度が１００℃のタイヤでドライ路面を旋回した際のタイヤ特性の指標である。

また、夏季に一般的な車両で走行した場合、タイヤ表面温度は使用直後で約５０℃付近であり、走行中には７０℃から８０℃領域に達する。さらに、欧州のアウトバーン等を高速走行する場合などは１００℃領域に達する。つまり、式（１）中のＧ＊_50℃は使用直後のタイヤのドライ路面におけるタイヤ特性の指標であり、Ｇ＊_100℃はドライ路面を高速走行した際などの高温域でのタイヤ特性の指標である。

すなわち、式（１）の値が１に近いほど、ドライ路面における使用直後の性能（Ｇ＊_50℃）と高温域での性能（Ｇ＊_100℃）との間に変化が小さく、高温域での性能変化が少ないことを示す。

式（１）の値が０．８５を超えることが性能変化の少ないゴム組成物とする上で極めて重要であり、０．８８を超えることが好ましく、０．９２を超えることがより好ましい。式（１）の値が０．８５以下の場合は、高温域での性能変化が大きく、ドライバーが感じられるほど性能変化する傾向がある。なお、前記のように式（１）の値の上限は１以下が好ましい。

前記２３℃での引張試験による破断伸びＥＢ_23℃および５０℃動的歪振幅１％における正接損失ｔａｎδ_50℃は、タイヤ用ゴム組成物として不可欠である強度、耐久性およびグリップ特性の指標である。

２３℃での引張試験による破断伸びＥＢ_23℃は、３５０％以上であり、４５０％以上が好ましく、５５０％以上がより好ましい。ＥＢ_23℃が３５０％未満の場合は、タイヤ用ゴム組成物としての強度が十分でなく、耐久性が不十分となる傾向がある。また、ＥＢ_23℃の上限は特に限定されないが、破断したゴムが、ゴム表面から適切に切り取られ、良好な摩耗外観が得られるという理由から、７００％以下が好ましく、６５０％以下がより好ましい。

５０℃動的歪振幅１％における正接損失ｔａｎδ_50℃は、０．１２以上であり、０．１７以上が好ましい。ｔａｎδ_50℃が０．１２未満の場合は、エネルギーロスが低すぎるために、タイヤに必要なグリップ特性が得られず、十分な安全性を確保できない傾向がある。また、ｔａｎδ_50℃の上限は特に限定されないが、ゴムの発熱を抑制できる、耐久性が向上するという理由から、０．４５以下が好ましく、０．４０以下がより好ましい。

ドライ路面における使用直後のタイヤと、ドライ路面を高速走行した際などの高温域でのタイヤとの性能変化を及ぼす要因として、路面と接するキャップトレッドゴムの摩耗形態による影響が挙げられる。キャップトレッドなどに一定の外力や変形量を加えると、ゴムは破断し、ゴム表面から切り取られ、良好な摩耗外観を示す。一方で、外力に対しゴムの強度が高すぎる場合は、ゴムは切り取られることなく、表面に延ばされた状態で残存し、特異的な突起を有する摩耗痕が発生してしまう。この摩耗痕が存在することで、路面との接触面積が低下し、グリップ力の低下を引き起こす。また、特異的な突起が破断し、破断痕が発生してしまう。

前記の摩耗痕および破断痕の発生は、特定のゴム強度を有するゴム組成物を用いることにより抑制することができる。本発明では１００℃での引張試験による破断伸びＥＢ_100℃と、１００℃１００％延伸時のモジュラスＭ_100℃との積を該ゴム強度の指標とし、下記式（２）を満たすことが好ましい。
式（２） ２５００＜ＥＢ_100℃×Ｍ_100℃＜４５００

式（２）の値は、２５００を超えることが好ましく、３２００を超えることがより好ましく、３８００を超えることがさらに好ましい。式（２）の値が２５００以下の場合は、ゴム強度が低く、亀裂のような摩耗痕が発生する傾向があり、該亀裂が成長してトレッドゴムのブロックが欠けるなどの損傷を引き起こす恐れがある。また、式（２）の値は、４５００未満が好ましく、４２００未満がより好ましく、４０００未満がさらに好ましい。式（２）の値が４５００以上の場合は、前記突起を有する摩耗痕の抑制効果が十分に発揮できない傾向がある。

本発明のゴム組成物は、前記のように、式（１）を満たすことにより、高温域での温度変化による複素弾性率の低下を抑制し、性能変化の少ないタイヤ用ゴム組成物である。一方で、温度上昇により複素弾性率が低下しないため、タイヤのロードノイズが悪化してしまう恐れがある。ロードノイズは、欧州では規制が始まっているほか、騒音問題にも関係する重要なタイヤ特性である。

ロードノイズの発生は、路面を滑る時に発生するゴムの振動に寄与すると考えられ、振動の伝搬と減衰力で説明できる。本発明では、振動の伝搬はゴムの剛性に寄与するとし、ゴムと路面の接触面の変形による振動の伝搬は５０℃動的歪振幅１％における複素弾性率Ｅ＊を指標とし、タイヤブロックによる振動の伝搬は５０℃でのショア硬度ＨＳ_50℃を指標とし、減衰力は５０℃動的歪振幅１％における正接損失ｔａｎδ_50℃を指標とし、下記式（３）を満たすことが好ましい。
式（３） ０．０５＜（ｔａｎδ_50℃）²／（Ｅ＊×ＨＳ_50℃）×１０００

式（３）の値は、大きいほどロードノイズは小さくなり、タイヤとして好適に使用することができる。式（３）の値は、０．０５を超えることが好ましく、０．０７を超えることがより好ましく、０．０９を超えることがさらに好ましい。式（３）の値が、０．０５以下の場合は、ロードノイズが悪化し、市場の要求を十分に満足できなくなる傾向があり、更には、レーンチェンジの際にスキール音が発生する恐れがある。

さらに、ウェット路面からドライ路面への路面変化に伴う性能変化を少なくするためには、ドライ路面の温度状況に近い粘弾性特性まで合わせて考慮する必要がある。また、様々な路面でのウェットスキッド性能を加味すると複数の周波数での特性を考慮すべきであり、周波数−温度換算則を用いると下記式（４）を満たせば、様々な環境下でも安定してウェットスキッド性能を発揮し得るタイヤ用ゴム組成物となる。

周波数−温度換算則を用い、−１０℃から２０℃まで５℃刻みの各温度での動的歪振幅０．２５％における正接損失ｔａｎδ_-10℃、ｔａｎδ_-5℃、ｔａｎδ_0℃、ｔａｎδ_5℃、ｔａｎδ_10℃、ｔａｎδ_15℃およびｔａｎδ_20℃が、下記式（４）を満たすことが好ましい。式（４）を満たすことで、様々な環境下でも安定してウェットスキッド性能を発揮することができる。
式（４） ２．５＜ｔａｎδ_-10℃＋ｔａｎδ_-5℃＋ｔａｎδ_0℃＋ｔａｎδ_5℃＋ｔａｎδ_10℃＋ｔａｎδ_15℃＋ｔａｎδ_20℃＜４．５

式（４）の値は、２．５を超えることが好ましく、２．７を超えることがより好ましく、３．０を超えることがさらに好ましい。式（４）の値が２．５以下の場合は、十分なウェットスキッド性能やドライグリップ性能が得られない傾向がある。また、式（４）の値は、大きいほどウェットスキッド性能およびドライグリップ性能が市場の要求を満足する傾向にあるが、通常は４．５未満である。

本発明のタイヤ用ゴム組成物は、特定のゴム成分を含有するタイヤ用ゴム組成物とすることが好ましい。

前記ゴム成分としては、ジエン系ゴムなどが挙げられ、ジエン系ゴムとしては、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、スチレン−イソプレン−ブタジエン共重合ゴム（ＳＩＢＲ）などが挙げられる。これらのジエン系ゴムは単独で用いることも２種以上を併用することもできる。なかでも、グリップ性能、耐摩耗性がバランスよく得られるという理由から、ＮＲ、ＢＲ、ＳＢＲが好ましく、ＳＢＲがより好ましい。なお、ＮＲとＳＢＲとの併用、ＢＲとＳＢＲとの併用、ＮＲとＢＲとＳＢＲとの併用も好適である。

さらに、前記ジエン系ゴムとしては、スチレン含有量が２５〜５０質量％でありビニル結合量が１０〜３５モル％であるジエン系ゴムを用いることが、ウェットスキッド性能、ドライグリップ性能および低燃費性がバランスよく得られるという理由から好ましい。スチレンおよびビニルを含有するジエン系ゴムとしては、ＳＢＲおよびＳＩＢＲなどが挙げられる。

前記ジエン系ゴムのスチレン含有量は、２５質量％以上が好ましく、３０質量％以上がより好ましく、３５質量％以上がさらに好ましい。スチレン含有量が２５質量％未満の場合は、ドライ、ウェット路面ともに、式（４）を満たすゴム組成物を得ることが困難であり、グリップ性能が十分でない。また、ジエン系ゴムのスチレン含有量は、５０質量％以下が好ましく、４５質量％以下がより好ましく、４２質量％以下がさらに好ましい。スチレン含有量が５０質量％を超える場合は、ゴム組成物のガラス転移温度が上がりすぎ、温度依存性が高く、式（１）および（４）を満たすことが困難となる傾向がある。

前記ジエン系ゴムのビニル結合量は、１０モル％以上が好ましく、１５モル％以上がより好ましく、１８モル％以上がさらに好ましい。ビニル結合量が１０モル％未満の場合は、シリカとの反応性が乏しく、ゴム強度や耐摩耗性が低下する傾向がある。また、ジエン系ゴムのビニル結合量は、３５モル％以下が好ましく、３０モル％以下がより好ましく、２５モル％以下がさらに好ましく、２３モル％以下が最も好ましい。ビニル結合量が３５モル％を超える場合は、ゴム組成物のガラス転移温度が上がりすぎ、温度依存性が高く、式（１）および（４）を満たすことが困難となる傾向がある。

所定のスチレン含有量およびビニル結合量を有するジエン系ゴムを含有する場合のゴム成分中の該ジエン系ゴムの含有量は、５０質量％以上が好ましく、７０質量％以上がより好ましい。該ジエン系ゴムの含有量が５０質量％未満の場合は、式（１）を満たすことが困難となり、高温域での性能変化が大きくなる傾向がある。また、前記ジエン系ゴムの含有量は、式（１）を満たし、高温域での性能変化が小さくなるという理由からは１００質量％が好ましいが、他のゴム成分と併用する場合は９５質量％以下とすることや、９０質量％以下とすることができる。

さらに、前記ジエン系ゴムは、ウェットスキッド性能と低燃費性との両立という理由から、スチレン含有量がビニル結合量の２倍以上が好ましく、２．２倍以上がより好ましく、２．５倍以上がさらに好ましい。また、上限は特に限定されないが、前記ジエン系ゴムは、スチレン含有量がビニル結合量の３．０倍以下が好ましい。スチレン含有量がビニル結合量の３．０倍を超える場合は、ガラス転移温度が上がりすぎ、低燃費性や低温特性が著しく低下する傾向がある。

前記ＳＢＲとしては、特に限定されず、例えば、乳化重合により得られる乳化重合ＳＢＲ（Ｅ−ＳＢＲ）、溶液重合により得られる溶液重合ＳＢＲ（Ｓ−ＳＢＲ）、およびこれらのＳＢＲを変性した変性ＳＢＲ（変性Ｅ−ＳＢＲ、変性Ｓ−ＳＢＲ）などの各種ＳＢＲを用いることができる。なかでも、低燃費性、耐摩耗性を良好に改善できるという点から、Ｓ−ＳＢＲが好ましい。

前記ＮＲとしては特に限定されず、ＳＩＲ２０、ＲＳＳ＃３、ＴＳＲ２０など、タイヤ工業において一般的なものが挙げられる。

前記ＢＲとしては特に限定されず、例えば、シス含有量が９５％以上のＢＲ（ハイシスＢＲ）、希土類元素系触媒を用いて合成された希土類系ブタジエンゴム（希土類系ＢＲ）、シンジオタクチックポリブタジエン結晶を含有するＢＲ（ＳＰＢ含有ＢＲ）、変性ＢＲなどタイヤ工業において一般的なものを使用できる。なかでも、耐摩耗性に優れるという点から、ハイシスＢＲを用いることが好ましい。

ＢＲを含有する場合のゴム成分中のＢＲの含有量は、５質量％以上が好ましく、１０質量％以上がより好ましい。ＢＲの含有量が、５質量％未満の場合は、耐摩耗性の向上効果が得られ難くなる傾向がある。また、ＢＲの含有量は、３５質量％以下が好ましく、２５質量％以下がより好ましい。ＢＲの含有量が、３５質量％を超える場合は、ドライグリップ性能が著しく低下する傾向がある。

本発明のタイヤ用ゴム組成物は、前記ゴム成分に、ゴム組成物の製造に一般に使用される配合剤、例えば、シリカ、カーボンブラック等の補強用充填剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、各種老化防止剤、アロマオイル等のオイル、ワックス、硫黄等の加硫剤、各種加硫促進剤等を適宜含有することができる。

前記シリカとしては、特に制限はないが、乾式法シリカ（無水ケイ酸）、湿式法シリカ（無水ケイ酸）などが挙げられ、シラノール基が多いという理由から、湿式法シリカが好ましい。

シリカの窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）は、５０ｍ²／ｇ以上が好ましく、１００ｍ²／ｇ以上がより好ましい。シリカのＮ₂ＳＡが５０ｍ²／ｇ未満の場合は、補強性が十分でなく、ゴム強度が十分に得られない傾向がある。また、シリカのＮ₂ＳＡは、２５０ｍ²／ｇ以下が好ましく、２００ｍ²／ｇ以下がより好ましい。シリカのＮ₂ＳＡが２５０ｍ²／ｇを超える場合は、混練物中にシリカを十分に分散することが困難となり、低燃費性や耐摩耗性が低下する傾向がある。なお、本発明におけるシリカのＮ₂ＳＡはＪＩＳ Ｋ ６２１７のＡ法に準じて測定される値である。

シリカを含有する場合のゴム成分１００質量部に対するシリカの含有量は、５質量部以上が好ましく、６０質量部以上がより好ましく、８０質量部以上がさらに好ましい。シリカの含有量が５質量部未満の場合は、十分なシリカの補強効果が得られ難く、耐久性が低下する傾向がある。また、シリカの含有量は、１５０質量部以下が好ましく、１３０質量部以下がより好ましく、１１０質量部以下がさらに好ましい。シリカの含有量が１５０質量部を超える場合は、ゴムが硬化しすぎて式（４）を満たすことが困難となる傾向がある。

シリカを含有する場合は、シリカとともにシランカップリング剤を使用することが好ましい。シランカップリング剤は単独で使用することも、数種類を併用することもできる。シランカップリング剤としては、例えば、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（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィド、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（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、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、２−メルカプトエチルトリメトキシシラン、２−メルカプトエチルトリエトキシシラン、３−トリメトキシシリルプロピル−Ｎ，Ｎ−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、３−トリエトキシシリルプロピル−Ｎ，Ｎ−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、２−トリエトキシシリルエチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、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スルフィド、３−トリエトキシシリルプロピルベンゾチアゾリルテトラスルフィド、３−トリエトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィド、３−トリメトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィド、ビス（３−ジエトキシメチルシリルプロピル）テトラスルフィド、３−メルカプトプロピルジメトキシメチルシラン、ジメトキシメチルシリルプロピル−Ｎ，Ｎ−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、ジメトキシメチルシリルプロピルベンゾチアゾールテトラスルフィド、などが挙げられる。特に、比較的安価で加工しやすいという理由から、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィドを使用することが好ましい。

シランカップリング剤を含有する場合のシリカ１００質量部に対するシランカップリング剤の含有量は、３質量部以上が好ましく、５質量部以上がより好ましい。シランカップリング剤の含有量が３質量部未満の場合は、カップリング効果が不十分であり高いシリカ分散も得られないため、低燃費性能や破壊強度が低下する傾向ある。また、シランカップリング剤の含有量は、１５質量部以下が好ましく、１０質量部以下がより好ましい。シランカップリング剤の含有量が１５質量部を超える場合は、余分なシランカップリング剤が残存し、得られるゴム組成物の加工性および破壊特性が低下する傾向がある。

良好なウェットグリップ性能、耐摩耗性がより好適に得られることから、カーボンブラックを含有することが好ましい。カーボンブラックとしては、例えば、ＧＰＦ、ＨＡＦ、ＩＳＡＦ、ＳＡＦなど、タイヤ工業において一般的なものを用いることができる。

カーボンブラックのＢＥＴ比表面積は、５０ｍ²／ｇ以上が好ましく、１００ｍ²／ｇ以上がより好ましく、１２０ｍ²／ｇ以上が更に好ましい。ＢＥＴ比表面積が５０ｍ²／ｇ未満の場合は、十分なウェットグリップ性能、耐摩耗性が得られないおそれがある。また、カーボンブラックのＢＥＴ比表面積は、２００ｍ²／ｇ以下が好ましく、１８０ｍ²／ｇ以下がより好ましい。ＢＥＴ比表面積が２００ｍ²／ｇを超える場合は、分散させるのが困難となり、耐摩耗性が悪化する傾向がある。なお、カーボンブラックのＢＥＴ比表面積は、ＡＳＴＭ Ｄ６５５６に準じてＢＥＴ法で測定される値である。

カーボンブラックのジブチルフタレート吸油量（ＤＢＰ）は、５０ｍｌ／１００ｇ以上が好ましく、１００ｍｌ／１００ｇ以上がより好ましい。ＤＢＰが５０ｍｌ／１００ｇ未満の場合は、十分なウェットグリップ性能、耐摩耗性が得られないおそれがある。また、カーボンブラックのＤＢＰは、２２０ｍｌ／１００ｇ以下が好ましく、１８０ｍｌ／１００ｇ以下がより好ましい。ＤＢＰが２２０ｍｌ／１００ｇを超えると、分散させるのが困難となり、耐摩耗性が悪化する傾向がある。なお、カーボンブラックのＤＢＰは、ＪＩＳ Ｋ６２１７−４：２００１に準拠して測定される。

カーボンブラックを含有する場合のゴム成分１００質量部に対するカーボンブラックの含有量は、３質量部以上が好ましく、５質量部以上がより好ましい。カーボンブラックの含有量が３質量部未満の場合は、紫外線による劣化が促進され易くなる傾向がある。また、カーボンブラックの含有量は、５０質量部以下が好ましく、４０質量部以下がより好ましい。カーボンブラックの含有量が５０質量部を超える場合は、ウェットグリップ性能が低下するおそれがある。また、分散させるのが困難となり、耐摩耗性が悪化するおそれがある。

本発明のタイヤ用ゴム組成物の製造方法としては特に限定されず、公知の方法を用いることができる。例えば、前記の各成分をオープンロール、バンバリーミキサー、密閉式混練機などのゴム混練装置を用いて混練し、その後加硫する方法等により製造できる。

本発明のタイヤ用ゴム組成物は、路面と接する様な強い刺激に対して、性能変化の抑制が出来るという理由から、タイヤのトレッド、特にタイヤのキャップトレッドに好適に使用できる。

本発明のタイヤは、本発明のタイヤ用ゴム組成物を用いて通常の方法で製造される。すなわち、本発明のタイヤ用ゴム組成物を、未加硫の段階で各タイヤ部材の形状にあわせて押出し加工し、他のタイヤ部材とともに、タイヤ成形機上にて通常の方法で成形することにより、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することによりタイヤを得る。

本発明のタイヤは、本発明に係るゴム成分を前記の方法に従って、すなわち、ゴム成分に対して前記の配合剤を必要に応じて配合した本発明のゴム組成物を、未加硫の段階で各タイヤ部材の形状にあわせて押出し加工し、タイヤ成型機上で他のタイヤ部材とともに貼り合わせ、通常の方法にて成型することにより、未加硫タイヤが得られ、この未加硫タイヤを加硫機中で加熱加圧することにより、本発明のタイヤを製造することができる。

本発明のタイヤは、乗用車用タイヤ、トラック・バス用タイヤ、二輪車用タイヤ、競技用タイヤ等として好適に用いられ、なかでも、ウェットスキッド性能に優れるという理由から、特に乗用車用タイヤとしてより好適に用いられる。

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、実施例および比較例で使用した各種薬品をまとめて説明する。
ＳＢＲ１：後述のＳＢＲ１の製造に示す方法により得られたＳＢＲ（変性Ｓ−ＳＢＲ、スチレン含有量：２５質量％、ビニル結合量：５９モル％、非油展品）
ＳＢＲ２：旭化成（株）製のＴ３８３０（Ｓ−ＳＢＲ、スチレン含有量：３３質量％、ビニル結合量：３６モル％、ゴム成分１００重量部に対しオイル分３７．５重量部を含む油展品）
ＳＢＲ３：ＪＳＲ（株）製のＨＰ７５５Ｂ（Ｓ−ＳＢＲ、スチレン含有量：３７質量％、ビニル結合量：３７モル％、ゴム成分１００重量部に対しオイル分３７．５重量部を含む油展品）
ＳＢＲ４：Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ社製のＳＬＲ６４３０（Ｓ−ＳＢＲ、スチレン含有量：４０質量％、ビニル結合量：１８モル％、ゴム成分１００重量部に対しオイル分３７．５重量部を含む油展品）
ＳＢＲ５：日本ゼオン（株）製のＮｉｐｏｌ ９５４９（Ｅ−ＳＢＲ、スチレン含有量：４０質量％、ビニル結合量：１８モル％、ゴム成分１００重量部に対しオイル分３７．５重量部を含む油展品）
ＢＲ：宇部興産（株）製のＢＲ１５０Ｂ（シス含有量９７％）
カーボンブラック：東海カーボン（株）製のシースト９Ｈ（ＤＢＰ吸油量１１５ｍｌ／ｇ、ＢＥＴ比表面積１１０ｍ²／ｇ）
シリカ：ローディア社製のＺＥＯＳＩＬ １１６５ＭＰ（Ｎ₂ＳＡ：１６０ｍ²／ｇ）
シランカップリング剤：デグサ社製のシランカップリング剤Ｓｉ７５（ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィド）
アロマオイル：（株）ジャパンエナジー製のプロセスＸ−１４０
老化防止剤：フレキシス社製のサントフレックス１３
ステアリン酸：日油（株）製のステアリン酸「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１：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＮＳ（Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド）
加硫促進剤２：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＤ（１，３−ジフェニルグアニジン）

ＳＢＲ１の製造
内容積２０リットルのステンレス製重合反応器内を洗浄、乾燥し、乾燥窒素で置換し、ヘキサン（比重０．６８ｇ／ｃｍ³）１０．２ｋｇ、１，３−ブタジエン（東京化成工業（株）製）５４７ｇ、スチレン（関東化学（株）製）１７３ｇ、テトラヒドロフラン（関東化学（株）製）６．１ｍｌ、エチレングリコールジエチルエーテル（東京化成工業（株）製）５．０ｍｌを重合反応器内に投入した。次に、ｎ−ブチルリチウム（関東化学（株）製、１．６Ｍ ｎ−ブチルリチウムヘキサン溶液）１３．１ｍｍｏｌをｎ−ヘキサン（関東化学（株）製）に溶解させたｎ−ヘキサン溶液を投入し、重合を開始した。撹拌速度を１３０ｒｐｍ、重合反応器内温度を６５℃とし、単量体を重合反応器内に連続的に供給しながら、１，３−ブタジエンとスチレンの共重合を３時間行った。全重合での１，３−ブタジエンの供給量は８２１ｇ、スチレンの供給量は２５９ｇであった。次に、得られた重合体溶液を１３０ｒｐｍの撹拌速度で撹拌し、３−ジエチルアミノプロピルトリエトキシシラン１１．１ｍｍｏｌを添加し、１５分間撹拌した。重合体溶液にメタノール０．５４ｍｌを含むヘキサン溶液２０ｍｌを加えて、更に重合体溶液を５分間撹拌した。重合体溶液に２−ｔｅｒｔ−ブチル−６−（３−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ヒドロキシ−５−メチルベンジル）−４−メチルフェニルアクリレート（住友化学（株）製、商品名：スミライザーＧＭ）１．８ｇ、およびペンタエリスリチルテトラキス（３−ラウリルチオプロピオネート）（住友化学（株）製、商品名：スミライザーＴＰ−Ｄ）０．９ｇを加え、次に、スチームストリッピングによって重合体溶液からＳＢＲ１を回収した。

ビニル結合量の測定（単位：モル％）
赤外分光分析法により、ビニル基の吸収ピークである９１０ｃｍ^-1付近の吸収強度より重合体のビニル結合量を求めた。

スチレン含有量の測定（単位：質量％）
ＪＩＳ Ｋ６３８３（１９９５）に従って、屈折率から重合体のスチレン単位の含量を求めた。

実施例１〜８および比較例１〜４
表１に示す配合処方に従い、１．７Ｌの密閉型バンバリーミキサーを用いて、硫黄および加硫促進剤以外の薬品を排出温度１６０℃で４分間混練りし、混練り物を得た。次に、オープンロールを用いて、得られた混練り物に硫黄および加硫促進剤を添加し、４分間練り込み、未加硫ゴム組成物を得た。さらに、得られた未加硫ゴム組成物を１７０℃の条件下で１２分間プレス加硫し、試験用加硫ゴムシートを得た。

また、得られた未加硫ゴム組成物を用いて各ゴムシートをトレッドゴム部の形状となるように作製し、これを他の部材とともに貼り合わせ、生タイヤを作製した。次に加硫工程において１７０℃で２０分間プレス成形し、１９５／６５Ｒ１５サイズの試験用タイヤを作製した。

得られた試験用加硫ゴムシートおよび試験用タイヤを用いて以下に示す方法により評価を行った。評価結果を表１に示す。

＜複素弾性率Ｇ＊測定＞
各試験用加硫ゴムシートからφ１０ｍｍ、厚さ２ｍｍの試験片を打ち抜き、ＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製のレオメーターＡＲＥＳ ２Ｇを用いて、動的歪振幅５％、周波数１０Ｈｚ、温度５０℃および１００℃の条件下で複素弾性率Ｇ＊を測定した。

＜破断伸びＥＢおよびモジュラスＭ測定＞
ＪＩＳ Ｋ６２５１「加硫ゴムおよび熱可塑性ゴム−引張特性の求め方」に準じて、各試験用加硫ゴムシートからなる３号ダンベル型試験片を用いて、温度２３℃および１００℃の条件下で引張試験を実施し、破断伸び（ＥＢ）および１００℃１００％延伸時のモジュラス（Ｍ）を測定した。

＜正接損失ｔａｎδおよび複素弾性率Ｅ＊測定＞
（株）上島製作所製のスペクトロメーターを用いて、各試験用加硫ゴムシートの動的歪振幅１％、周波数１０Ｈｚ、温度５０℃の条件下でｔａｎδおよびＥ＊を測定した。また、動的歪振幅０．２５％、周波数１０Ｈｚ、温度−１０℃から２０℃まで５℃刻みの各温度でのｔａｎδを測定した。

＜ショア硬度ＨＳ測定＞
ＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠し、デュロメータータイプＡを用いて、各試験用加硫ゴムシートの温度５０℃でのショア硬度（ＨＳ）を測定した。

＜ドライ操縦安定性試験＞
各試験用タイヤを国産ＦＦ２０００ｃｃの全輪に装着し、１周３ｋｍのテストコースを８周する試験走行を行った。そして、ドライバーの官能評価により、初期ドライ操縦安定性および性能変化後のドライ操縦安定性を、比較例１における初期ドライ操縦安定性の結果を６点とし、相対評価した。なお、初期ドライ操縦安定性は１〜３周目のドライ操縦安定性を、性能変化後のドライ操縦安定性は４〜８周目のドライ操縦安定性を示す。評点が高い程、ドライ操縦安定性に優れ、３周目と８周目の評点の差が小さい程、性能変化が小さいことを示す。

＜耐摩耗性試験＞
前記試験走行（１周約３ｋｍのテストコースを８周走行）後の試験用タイヤの外観を目視で観察し、特異的な突起の摩耗痕または破断痕の有無により評価した。特異的な突起の摩耗痕または破断痕が発生したものを「×」、発生していないものを「〇」とした。「〇」のものが耐摩耗性に優れていることを示す。

＜ノイズ評価＞
各試験用タイヤを車両（国産ＦＦ２０００ｃｃ）の全輪に装着し、ロードノイズ計測路（アスファルト粗面路）を速度６０ｋｍ／ｈにて走行させた。そのときの車内騒音を、ドライバーの官能評価により、比較例１を６点とする１０点法で示す。評点が大きいほど車内騒音が少なく騒音特性に優れていることを示す。

＜ウェットグリップ性能試験＞
各試験用タイヤを車両（国産ＦＦ２０００ｃｃ）の全輪に装着し、湿潤アスファルト路面および湿潤コンクリート路面にて、初速度１００ｋｍ／ｈで走行中にブレーキを踏み、制動距離を測定した。そして、以下に示す計算式により指数表示した。なお、指数が大きいほどウェットグリップ性能が良好であることを示す。
（ウェットグリップ性能指数）＝
（比較例１のアスファルト路面の制動距離）／（各配合の制動距離）×１００

表１の結果より、本願発明のゴム組成物は、高温域での温度変化に伴う性能変化が少なく、ウェット路面からドライ路面への路面変化に対しても性能変化が少ないタイヤ用ゴム組成物であることがわかる。

Claims (8)

1. スチレンブタジエンゴムおよび／またはスチレン−イソプレン−ブタジエン共重合ゴムを含有し、
   ５０℃動的歪振幅５％における複素弾性率Ｇ＊_50℃と、１００℃動的歪振幅５％における複素弾性率Ｇ＊_100℃とが、下記式（１）を満たし、
   ２３℃での引張試験による破断伸びＥＢ_23℃が３５０％以上であり、
   ５０℃動的歪振幅１％における正接損失ｔａｎδ_50℃が０．１２以上であるタイヤ用ゴム組成物（ただし、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとの少なくとも２種のユニットからなるポリエーテル系共重合体を含有する組成物、およびカーボンブラックとシリカの総量に対するシリカの占める割合が８０％以下である組成物を除く）。
   式（１） Ｇ＊_100℃／Ｇ＊_50℃＞０．８５
2. さらに、１００℃での引張試験による破断伸びＥＢ_100℃と、１００℃１００％延伸時のモジュラスＭ_100℃とが、下記式（２）を満たす請求項１記載のタイヤ用ゴム組成物。
   式（２） ２５００＜ＥＢ_100℃×Ｍ_100℃＜４５００
3. さらに、５０℃でのショア硬度ＨＳ_50℃と、５０℃動的歪振幅１％における複素弾性率Ｅ＊と、５０℃動的歪振幅１％における正接損失ｔａｎδ_50℃とが、下記式（３）を満たす請求項１記載のタイヤ用ゴム組成物。
   式（３） ０．０５＜（ｔａｎδ_50℃）²／（Ｅ＊×ＨＳ_50℃）×１０００
4. さらに、−１０℃から２０℃まで５℃刻みの各温度での動的歪振幅０．２５％における正接損失ｔａｎδ_-10℃、ｔａｎδ_-5℃、ｔａｎδ_0℃、ｔａｎδ_5℃、ｔａｎδ_10℃、ｔａｎδ_15℃およびｔａｎδ_20℃が、下記式（４）を満たす請求項１〜３のいずれか１項に記載のタイヤ用ゴム組成物。
   式（４） ２．５＜ｔａｎδ_-10℃＋ｔａｎδ_-5℃＋ｔａｎδ_0℃＋ｔａｎδ_5℃＋ｔａｎδ_10℃＋ｔａｎδ_15℃＋ｔａｎδ_20℃＜４．５
5. スチレン含有量が２５〜５０質量％でありビニル結合量が１０〜３５モル％であるジエン系ゴムを５０質量％以上含むゴム成分を含有する請求項１〜４のいずれか１項に記載のタイヤ用ゴム組成物。
6. 前記スチレン含有量が前記ビニル結合量の２倍以上である請求項５記載のタイヤ用ゴム組成物。
7. ゴム成分１００質量部に対し、窒素吸着比表面積が５０ｍ²／ｇ以上のシリカを５〜１５０質量部含有する請求項１〜６のいずれか１項に記載のタイヤ用ゴム組成物。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載のゴム組成物により構成されたタイヤ部材を備えたタイヤ。