JP6995747B2 - ゴム組成物、及びタイヤ - Google Patents

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Description

本発明は、ゴム組成物、及びタイヤに関するものである。
昨今の環境問題への関心の高まりに伴う世界的な二酸化炭素排出規制の動きに関連して、自動車の低燃費化に対する要求が強まりつつある。このような要求に対応するため、タイヤ性能についても、転がり抵抗の低減が求められている。ここで、タイヤの転がり抵抗に寄与するタイヤのトレッド用ゴム組成物の開発にあたっては、通常走行時のタイヤの温度が60℃程度になることに鑑み、60℃付近での損失正接(tanδ)を指標とすることが一般に有効であり、具体的には、60℃付近でのtanδが低いゴム組成物をトレッドゴムに用いることで、タイヤの発熱を抑制して転がり抵抗を低減し、結果として、タイヤの燃費性能を向上させることができる(特許文献1)。
また、自動車走行の安全性を高める見地から、湿潤路面での制動性能(以下、「ウェット性能」と略称する。)を確保することも重要であり、タイヤの燃費性能を向上させると共にウェット性能を向上させることも求められている。これに対して、特許文献2には、タイヤトレッド用ゴム組成物の0℃におけるtanδを0.95以上にし、ウェット性能を向上させる技術が開示されている。
特開2012-92179号公報 特開2014-9324号公報
しかしながら、タイヤのウェット性能を向上させるために、単純に0℃におけるtanδが高いゴム組成物をトレッドゴムに用いると、タイヤの燃費性能と関連する60℃でのtanδも高くなるため、タイヤの燃費性能が悪化するという問題がある。
そこで、本発明は、上記従来技術の問題を解決し、タイヤの燃費性能を悪化させることなく、ウェット性能を向上させることが可能なゴム組成物を提供することを課題とする。
また、本発明は、燃費性能を悪化させることなく、ウェット性能を向上させたタイヤを提供することを課題とする。
上記課題を解決する本発明の要旨構成は、以下の通りである。
本発明のゴム組成物は、ガラス転移温度(Tg)が-30℃以下のスチレン-ブタジエン共重合体ゴム(A1)と、該スチレン-ブタジエン共重合体ゴム(A1)以外のゴムであって、該スチレン-ブタジエン共重合体ゴム(A1)とのSP値の差が0.35(cal/cm1/2以下のゴム(A2)と、を含むゴム成分(A)と、熱可塑性樹脂(B)と、充填剤(C)と、を含み、
前記ゴム成分(A)は、前記スチレン-ブタジエン共重合体ゴム(A1)の含有率が50~90質量%であり、前記スチレン-ブタジエン共重合体ゴム(A1)とのSP値の差が0.35(cal/cm1/2以下のゴム(A2)の含有率が10~50質量%であり、前記スチレン-ブタジエン共重合体ゴム(A1)とのSP値の差が0.35(cal/cm1/2を超えるゴム(A3)の含有率が0~10質量%であり、
前記熱可塑性樹脂(B)の配合量が、前記ゴム成分(A)100質量部に対して5~40質量部であることを特徴とする。
かかる本発明のゴム組成物によれば、タイヤのトレッドゴムに適用することで、タイヤの燃費性能を悪化させることなく、ウェット性能を向上させることができる。
ここで、本発明において、スチレン-ブタジエン共重合体ゴムのガラス転移温度(Tg)は、ASTM D3418-82に準拠し、示差走査熱量計(DSC)を用いて測定した外挿開始温度(extrapolated onset temperature):Tfとする。
また、本発明において、ゴム成分のSP値(溶解パラメーター)は、Fedors法に従って、算出する。
本発明のゴム組成物は、0℃におけるtanδが0.5以下であり、30℃におけるtanδと60℃におけるtanδとの差が0.07以下であることが好ましい。また、本発明のゴム組成物は、動歪1%、0℃における貯蔵弾性率が20MPa以下であることが好ましい。この場合、該ゴム組成物をタイヤのトレッドゴムに適用することで、タイヤのウェット性能が更に向上し、また、タイヤの低温での燃費性能を向上させることができ、更には、広い温度領域に渡って、タイヤの燃費性能を改善することが可能となる。
本発明のゴム組成物は、前記充填剤(C)としてシリカを含み、該充填剤(C)の配合量が、前記ゴム成分(A)100質量部に対して60質量部以上であることが好ましい。この場合、該ゴム組成物をタイヤのトレッドゴムに適用することで、タイヤのウェット性能を更に向上させることができ、また、タイヤの燃費性能を向上させることもできる。
ここで、前記シリカの配合量は、前記ゴム成分(A)100質量部に対して40~70質量部であることが好ましい。この場合、該ゴム組成物をタイヤのトレッドゴムに適用することで、タイヤの燃費性能が更に向上し、また、タイヤのウェット性能も更に向上させることができる。
本発明のゴム組成物は、0℃におけるtanδと30℃におけるtanδとの差が0.30以下であることが好ましい。この場合、該ゴム組成物をタイヤのトレッドゴムに適用することで、タイヤのウェット性能を更に向上させつつ、燃費性能の温度依存性を低減できる。
本発明のゴム組成物は、0℃におけるtanδと60℃におけるtanδとの差が0.35以下であることが好ましい。この場合、該ゴム組成物をタイヤのトレッドゴムに適用することで、タイヤの燃費性能の温度依存性を低減できる。
本発明のゴム組成物は、前記充填剤(C)としてカーボンブラックを含み、該カーボンブラックの配合量が、前記ゴム成分(A)100質量部に対して1~10質量部であることが好ましい。この場合、該ゴム組成物をタイヤのトレッドゴムに適用することで、タイヤの燃費性能とウェット性能を高いレベルで両立できる。
本発明のゴム組成物において、前記熱可塑性樹脂(B)は、C系樹脂、C系樹脂、C-C系樹脂、ジシクロペンタジエン樹脂、ロジン樹脂、アルキルフェノール樹脂及びテルペンフェノール樹脂からなる群から選択される1種以上の樹脂であることが好ましい。この場合、該ゴム組成物をタイヤのトレッドゴムに適用することで、タイヤのウェット性能を更に向上させることができる。
また、本発明のタイヤは、上記のゴム組成物をトレッドゴムに用いたことを特徴とする。本発明のタイヤは、前記ゴム組成物がトレッドゴムに用いられているため、燃費性能を悪化させることなく、ウェット性能が向上している。
本発明によれば、タイヤの燃費性能を悪化させることなく、ウェット性能を向上させることが可能なゴム組成物を提供することができる。また、本発明によれば、燃費性能を悪化させることなく、ウェット性能を向上させたタイヤを提供することができる。
以下に、本発明のゴム組成物、及びタイヤを、その実施形態に基づき、詳細に例示説明する。
<ゴム組成物>
本発明のゴム組成物は、ガラス転移温度(Tg)が-30℃以下のスチレン-ブタジエン共重合体ゴム(A1)と、該スチレン-ブタジエン共重合体ゴム(A1)以外のゴムであって、該スチレン-ブタジエン共重合体ゴム(A1)とのSP値の差が0.35(cal/cm1/2以下のゴム(A2)と、を含むゴム成分(A)と、熱可塑性樹脂(B)と、充填剤(C)と、を含み、前記ゴム成分(A)は、前記スチレン-ブタジエン共重合体ゴム(A1)の含有率が50~90質量%であり、前記スチレン-ブタジエン共重合体ゴム(A1)とのSP値の差が0.35(cal/cm1/2以下のゴム(A2)の含有率が10~50質量%であり、前記スチレン-ブタジエン共重合体ゴム(A1)とのSP値の差が0.35(cal/cm1/2を超えるゴム(A3)の含有率が0~10質量%であり、前記熱可塑性樹脂(B)の配合量が、前記ゴム成分(A)100質量部に対して5~40質量部であることを特徴とする。
本発明のゴム組成物においては、ゴム成分(A)中のガラス転移温度(Tg)が-30℃以下のスチレン-ブタジエン共重合体ゴム(A1)の含有率を50質量%以上とすることで、ゴム組成物の剛性を向上させることができる。なお、配合するスチレン-ブタジエン共重合体ゴムのガラス転移温度(Tg)が-30℃よりも高いと、ゴム組成物の60℃でのtanδが上昇して、該ゴム組成物をトレッドゴムに適用したタイヤの燃費性能が悪化することがある。
また、本発明のゴム組成物においては、熱可塑性樹脂(B)を規定量配合することで、低歪領域での弾性率の低下を抑制しつつ、高歪領域での弾性率を低下させることができる。そのため、本発明のゴム組成物をタイヤのトレッドゴムに適用することで、走行時の歪が大きい路面との接地面近傍のトレッドゴムの変形体積を大きくしつつ、走行時の歪が小さい路面との接地面から遠い部分のトレッドゴムの剛性を確保できる。
そして、湿潤路面での摩擦係数(μ)は、トレッドゴム全体の剛性と、トレッドゴムの変形量と、tanδ(損失正接)との積に比例するが、本発明のゴム組成物をトレッドゴムに適用したタイヤは、tanδを上昇させなくても、トレッドゴム全体の剛性を確保しつつ、トレッドゴムの変形量が増加しているため、湿潤路面での摩擦係数(μ)を十分に向上させることができ、湿潤路面での摩擦係数(μ)が大きくなることで、ウェット性能が向上する。また、本発明のゴム組成物をトレッドゴムに適用したタイヤは、tanδを上昇させないことで、燃費性能を維持することができる。そのため、本発明のゴム組成物をトレッドゴムに適用したタイヤは、tanδを維持することで、燃費性能を維持し、且つ、湿潤路面での摩擦係数(μ)が高いことで、ウェット性能を向上させることができる。
また、本発明のゴム組成物においては、ゴム成分(A)中の、前記スチレン-ブタジエン共重合体ゴム(A1)とのSP値の差が0.35(cal/cm1/2を超えるゴム(A3)の含有率を10質量%以下としつつ、前記スチレン-ブタジエン共重合体ゴム(A1)とのSP値の差が0.35(cal/cm1/2以下のゴム(A2)の含有率を10~50質量%とすることで、ゴム成分(A)の全体としての均一性を十分に確保して、ゴム組成物の耐摩耗性能を向上させることもできる。
本発明のゴム組成物のゴム成分(A)は、ガラス転移温度(Tg)が-30℃以下のスチレン-ブタジエン共重合体ゴム(A1)を50質量%以上、好ましくは60質量%以上含む。また、ゴム成分(A)中の、ガラス転移温度(Tg)が-30℃以下のスチレン-ブタジエン共重合体ゴム(A1)の含有率は、90質量%以下であり、好ましくは80質量%以下、より好ましくは70質量%以下である。ゴム成分(A)中の、ガラス転移温度(Tg)が-30℃以下のスチレン-ブタジエン共重合体ゴム(A1)の含有率が50質量%以上であれば、ゴム組成物の剛性が高くなり、該ゴム組成物をタイヤのトレッドゴムに適用することで、タイヤのウェット性能を改善することができる。また、ゴム成分(A)中の、ガラス転移温度(Tg)が-30℃以下のスチレン-ブタジエン共重合体ゴム(A1)の含有率が90質量%以下であれば、後述するスチレン-ブタジエン共重合体ゴム(A1)とのSP値の差が0.35(cal/cm1/2以下のゴム(A2)を10質量%以上配合でき、該ゴム(A2)をブレンドする効果が発現する。
一方、前記ガラス転移温度(Tg)が-30℃以下のスチレン-ブタジエン共重合体ゴム(A1)以外のゴムであって、該スチレン-ブタジエン共重合体ゴム(A1)とのSP値の差が0.35(cal/cm1/2以下のゴム(A2)は、ガラス転移温度(Tg)が-30℃以下のスチレン-ブタジエン共重合体ゴム(A1)との相溶性が高い。該ゴム(A2)としては、天然ゴム(NR)の他、合成イソプレンゴム(IR)、ポリブタジエンゴム(BR)、ガラス転移温度(Tg)が-30℃を超えるスチレン-ブタジエン共重合体ゴム(SBR)、スチレン-イソプレン共重合体ゴム(SIR)等の合成ジエン系ゴムが挙げられる。前記スチレン-ブタジエン共重合体ゴム(A1)とのSP値の差が0.35(cal/cm1/2以下のゴム(A2)のゴム成分(A)中での含有率は、10~50質量%であり、好ましくは20~40質量%である。
本発明のゴム組成物において、前記スチレン-ブタジエン共重合体ゴム(A1)とのSP値の差が0.35(cal/cm1/2を超えるゴム(A3)は、必須成分ではなく、該ゴム(A3)のゴム成分(A)中での含有率は0~10質量%であり、好ましくは0~5質量%である。該ゴム(A3)は、前記スチレン-ブタジエン共重合体ゴム(A1)との相溶性が悪いが、ゴム成分(A)中での含有率が10質量%以下であれば、ゴム成分(A)の全体としての均一性への影響が十分に小さい。
該ゴム(A3)としては、例えば、JSR製の乳化重合スチレン・ブタジエンゴム「JSR 0202」等が挙げられる。
本発明のゴム組成物は、0℃におけるtanδが0.5以下であり、30℃におけるtanδと60℃におけるtanδとの差が0.07以下であることが好ましく、また、動歪1%、0℃における貯蔵弾性率が20MPa以下であることが好ましい。
ゴム組成物の0℃におけるtanδが0.5以下の場合、該ゴム組成物を適用したタイヤの低温での燃費性能を向上させることができる。なお、0℃におけるtanδは、タイヤの低温での燃費性能の観点から、より好ましくは0.45以下、より一層好ましくは0.41以下である。また、0℃におけるtanδの下限は特に限定されるものではないが、通常、0℃におけるtanδは、0.15以上である。
また、ゴム組成物の30℃におけるtanδと60℃におけるtanδとの差が0.07以下の場合、tanδの温度依存性が小さくなり、広い温度領域に渡って、該ゴム組成物を適用したタイヤの燃費性能を改善することが可能となる。なお、30℃におけるtanδと60℃におけるtanδとの差は、タイヤの燃費性能の温度依存性を低減する観点から、より好ましくは0.06以下、より一層好ましくは0.055以下、特に好ましくは0.05以下である。また、30℃におけるtanδと60℃におけるtanδとの差の下限は特に限定されるものではなく、該差は0でもよい。また、30℃におけるtanδと60℃におけるtanδとは、どちらが大きくてもよいが、通常、30℃におけるtanδの方が、60℃におけるtanδよりも大きい。
また、ゴム組成物の動歪1%、0℃における貯蔵弾性率(E’)が20MPa以下であれば、低温でのゴム組成物の柔軟性が高く、該ゴム組成物をタイヤのトレッドゴムに適用することで、トレッドゴムの接地性能が良くなり、タイヤのウェット性能を更に向上させることができる。なお、動歪1%、0℃における貯蔵弾性率(E’)は、ウェット性能の観点から、より好ましくは18MPa以下、より一層好ましくは16MPa以下、また、好ましくは3MPa以上、より好ましくは5MPa以上である。
また、本発明のゴム組成物は、30℃におけるtanδが0.4以下であることが好ましく、より好ましくは0.35以下であり、また、通常は0.1以上である。更に、本発明のゴム組成物は、60℃におけるtanδが0.35以下であることが好ましく、より好ましくは0.3以下であり、また、通常は0.05以上である。この場合、広い温度範囲に渡って、タイヤの燃費性能を改善できる。
また、本発明のゴム組成物は、ウェット性能の向上及び燃費性能の温度依存性を低減する観点から、0℃におけるtanδと30℃におけるtanδとの差が0.30以下であることが好ましく、0.05~0.20であることが更に好ましく、より一層好ましくは0.08~0.15、特に好ましくは0.10~0.14である。
また、本発明のゴム組成物は、燃費性能の温度依存性を低減する観点から、0℃におけるtanδと60℃におけるtanδとの差が0.35以下であることが好ましく、より好ましくは0.24以下、より一層好ましくは0.23以下であり、該差は0でもよい。
本発明のゴム組成物は、ウェット性能の向上の観点から、引張強さ(Tb)が20MPa以上であることが好ましく、より好ましくは23MPa以上である。引張強さが20MPa以上のゴム組成物をトレッドゴムに用いると、トレッドゴム全体としての剛性が向上し、ウェット性能を更に向上させることができる。
本発明のゴム組成物は、熱可塑性樹脂(B)を含む。ゴム組成物に熱可塑性樹脂(B)を配合することで、低歪領域での弾性率の低下を抑制しつつ、高歪領域での弾性率を低下させることができる。そのため、熱可塑性樹脂(B)を配合したゴム組成物をタイヤのトレッドに適用することで、走行時の歪が大きい路面との接地面近傍のトレッドゴムの変形体積を大きくしつつ、走行時の歪が小さい路面との接地面から遠い部分のトレッドゴムの剛性を確保でき、その結果として、湿潤路面での摩擦係数(μ)が高くなり、タイヤのウェット性能を向上させることができる。
前記熱可塑性樹脂(B)の配合量は、前記ゴム成分(A)100質量部に対して5~40質量部であり、好ましくは8~30質量部、より好ましくは10~20質量部である。熱可塑性樹脂(B)の配合量がゴム成分(A)100質量部に対して5質量部未満では、ゴム組成物の高歪領域での弾性率を十分に低下させることができず、一方、40質量部を超えると、ゴム組成物の低歪領域での弾性率の低下を十分に抑制できない。
前記熱可塑性樹脂(B)としては、ウェット性能の向上の観点から、C系樹脂、C系樹脂、C-C系樹脂、ジシクロペンタジエン樹脂、ロジン樹脂、アルキルフェノール樹脂及びテルペンフェノール樹脂が好ましく、これら熱可塑性樹脂(B)は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
前記C系樹脂とは、C系合成石油樹脂を指し、該C系樹脂としては、例えば、石油化学工業のナフサの熱分解によって得られるC留分を、AlCl、BF等のフリーデルクラフツ型触媒を用いて重合して得られる脂肪族系石油樹脂が挙げられる。前記C留分には、通常1-ペンテン、2-ペンテン、2-メチル-1-ブテン、2-メチル-2-ブテン、3-メチル-1-ブテン等のオレフィン系炭化水素、2-メチル-1,3-ブタジエン、1,2-ペンタジエン、1,3-ペンタジエン、3-メチル-1,2-ブタジエン等のジオレフィン系炭化水素等が含まれる。なお、前記C系樹脂としては、市販品を利用することができ、例えば、エクソンモービルケミカル社製脂肪族系石油樹脂である「エスコレッツ(登録商標)1000シリーズ」、日本ゼオン株式会社製脂肪族系石油樹脂である「クイントン(登録商標)100シリーズ」の内「A100、B170、M100、R100」等が挙げられる。
前記C系樹脂は、例えば、石油化学工業のナフサの熱分解により、エチレン、プロピレン等の石油化学基礎原料と共に副生するC留分である、ビニルトルエン、アルキルスチレン、インデンを主要なモノマーとする炭素数9の芳香族を重合した樹脂である。ここで、ナフサの熱分解によって得られるC留分の具体例としては、ビニルトルエン、α-メチルスチレン、β-メチルスチレン、γ-メチルスチレン、o-メチルスチレン、p-メチルスチレン、インデン等が挙げられる。該C系樹脂は、C留分と共に、C留分であるスチレン等、C10留分であるメチルインデン、1,3-ジメチルスチレン等、更にはナフタレン、ビニルナフタレン、ビニルアントラセン、p-tert-ブチルスチレン等をも原料として用い、これらのC~C10留分等を混合物のまま、例えばフリーデルクラフツ型触媒により共重合して得ることができる。また、前記C系樹脂は、水酸基を有する化合物、不飽和カルボン酸化合物等で変性された変性石油樹脂であってもよい。なお、前記C系樹脂としては、市販品を利用することができ、例えば、未変性C系石油樹脂としては、商品名「日石ネオポリマー(登録商標)L-90」、「日石ネオポリマー(登録商標)120」、「日石ネオポリマー(登録商標)130」、「日石ネオポリマー(登録商標)140」(JX日鉱日石エネルギー株式会社製)等が挙げられる。
前記C-C系樹脂とは、C-C系合成石油樹脂を指し、該C-C系樹脂としては、例えば、石油由来のC留分とC留分とを、AlCl、BF等のフリーデルクラフツ型触媒を用いて重合して得られる固体重合体が挙げられ、より具体的には、スチレン、ビニルトルエン、α-メチルスチレン、インデン等を主成分とする共重合体等が挙げられる。該C-C系樹脂としては、C以上の成分の少ない樹脂が、ゴム成分(A)との相溶性の観点から好ましい。ここで、「C以上の成分が少ない」とは、樹脂全量中のC以上の成分が50質量%未満、好ましくは40質量%以下であることを言うものとする。前記C-C系樹脂しては、市販品を利用することができ、例えば、商品名「クイントン(登録商標)G100B」(日本ゼオン株式会社製)、商品名「ECR213」(エクソンモービルケミカル社製)等が挙げられる。
前記ジシクロペンタジエン樹脂は、シクロペンタジエンを二量体化して得られるジシクロペンタジエンを主原料に製造された石油樹脂である。前記ジシクロペンタジエン樹脂としては、市販品を利用することができ、例えば、日本ゼオン株式会社製脂環式系石油樹脂である商品名「クイントン(登録商標)1000シリーズ」の内「1105、1325、1340」等が挙げられる。
前記ロジン樹脂は、マツ科の植物の樹液である松脂(まつやに)等のバルサム類を集めてテレピン精油を蒸留した後に残る残留物で、ロジン酸(アビエチン酸、パラストリン酸、イソピマール酸等)を主成分とする天然樹脂、及びそれらを変性、水素添加等で加工した変性樹脂、水添樹脂である。例えば、天然樹脂ロジン、その重合ロジンや部分水添ロジン;グリセリンエステルロジン、その部分水添ロジンや完全水添ロジンや重合ロジン;ペンタエリスリトールエステルロジン、その部分水添ロジンや重合ロジン等が挙げられる。天然樹脂ロジンとして、生松ヤニやトール油に含まれるガムロジン、トール油ロジン、ウッドロジン等がある。前記ロジン樹脂としては、市販品を利用することができ、例えば、商品名「ネオトール105」(ハリマ化成株式会社製)、商品名「SNタック754」(サンノプコ株式会社製)、商品名「ライムレジンNo.1」、「ペンセルA」及び「ペンセルAD」(荒川化学工業株式会社製)、商品名「ポリペール」及び「ペンタリンC」(イーストマンケミカル株式会社製)、商品名「ハイロジン(登録商標)S」(大社松精油株式会社製)等が挙げられる。
前記アルキルフェノール樹脂は、例えば、アルキルフェノールとホルムアルデヒドとの触媒下における縮合反応によって得られる。該アルキルフェノール樹脂としては、市販品を利用することができ、例えば、商品名「ヒタノール1502P」(日立化成株式会社製)、商品名「タッキロール201」(田岡化学工業株式会社製)、商品名「タッキロール250-I」(臭素化アルキルフェノールホルムアルデヒド樹脂、田岡化学工業株式会社製)、商品名「タッキロール250-III」(臭素化アルキルフェノールホルムアルデヒド樹脂、田岡化学工業株式会社製)、商品名「R7521P」、「SP1068」、「R7510PJ」、「R7572P」及び「R7578P」(SI GROUP INC.製)等が挙げられる。
前記テルペンフェノール樹脂は、例えば、テルペン類と種々のフェノール類とを、フリーデルクラフツ型触媒を用いて反応させたり、又はさらにホルマリンで縮合する方法で得ることができる。原料のテルペン類としては特に制限はなく、α-ピネンやリモネン等のモノテルペン炭化水素が好ましく、α-ピネンを含むものがより好ましく、特にα-ピネンであることが好ましい。該テルペンフェノール樹脂としては、市販品を利用することができ、例えば、商品名「タマノル803L」、「タマノル901」(荒川化学工業株式会社製)、商品名「YSポリスター(登録商標)U」シリーズ、「YSポリスター(登録商標)T」シリーズ、「YSポリスター(登録商標)S」シリーズ、「YSポリスター(登録商標)G」シリーズ、「YSポリスター(登録商標)N」シリーズ、「YSポリスター(登録商標)K」シリーズ、「YSポリスター(登録商標)TH」シリーズ(ヤスハラケミカル株式会社製)等が挙げられる。
本発明のゴム組成物は、充填剤(C)を含む。ここで、該充填剤(C)の配合量は、前記ゴム成分(A)100質量部に対して60質量部以上であることが好ましい。また、充填剤(C)の配合量は、前記ゴム成分(A)100質量部に対して、好ましくは100質量部以下、より好ましくは80質量部以下である。ゴム組成物中の充填剤(C)の配合量が、前記ゴム成分(A)100質量部に対して60質量部以上であれば、ゴム組成物の補強性及び剛性が向上し、該ゴム組成物をタイヤのトレッドゴムに適用することで、タイヤのウェット性能を更に向上させることができる。
本発明のゴム組成物は、前記充填剤(C)として、シリカを含むことが好ましく、充填剤(C)中のシリカの割合は、好ましくは70質量%以上、より好ましくは80質量%以上、より一層好ましくは90質量%以上であり、充填剤(C)の全量がシリカであってもよい。充填剤(C)としてシリカを含むことで、ゴム組成物の60℃におけるtanδが低下し、該ゴム組成物を適用したタイヤの燃費性能が更に向上する。また、充填剤(C)中のシリカの割合が70質量%以上であれば、ゴム組成物の60℃におけるtanδが更に低下し、該ゴム組成物を適用したタイヤの燃費性能がより一層向上する。
前記シリカとしては、特に制限はなく、例えば、湿式シリカ(含水ケイ酸)、乾式シリカ(無水ケイ酸)、ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム等が挙げられ、これらの中でも、湿式シリカが好ましい。これらシリカは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
本発明のゴム組成物においては、充填剤(C)中のシリカの窒素吸着比表面積は、特に制限なく、窒素吸着比表面積が150m/gを超える一般的なシリカを用いても良いし、比較的粒径が大きいとされる、平均一次粒子径が21nm以上で且つ窒素吸着比表面積が150m/g以下であるシリカ(以下、「大粒径シリカ」と称することがある)を用いても良い。
本発明のゴム組成物において、前記シリカの配合量は、前記ゴム成分(A)100質量部に対して40~70質量部の範囲が好ましく、45~60質量部の範囲が更に好ましい。シリカの配合量がゴム成分(A)100質量部に対して40質量部以上であれば、ゴム組成物の60℃におけるtanδが低下して、該ゴム組成物を適用したタイヤの燃費性能が更に向上し、また、70質量部以下であれば、ゴム組成物の柔軟性が高く、該ゴム組成物をタイヤのトレッドゴムに適用することで、トレッドゴムの変形体積が大きくなって、タイヤのウェット性能を更に向上させることができる。
本発明のゴム組成物においては、前記充填剤(C)として、更に、カーボンブラックを含むことが好ましく、また、該カーボンブラックの配合量は、前記ゴム成分(A)100質量部に対して1~10質量部の範囲が好ましく、3~8質量部の範囲が更に好ましい。カーボンブラックを1質量部以上配合することで、ゴム組成物の剛性が向上し、また、カーボンブラックの配合量が10質量部以下であれば、tanδの上昇を抑制できるため、該ゴム組成物をタイヤのトレッドゴムに適用することで、タイヤの燃費性能とウェット性能を高いレベルで両立できる。
前記カーボンブラックとしては、特に限定されるものではなく、例えば、GPF、FEF、HAF、ISAF、SAFグレードのカーボンブラックが挙げられる。これらの中でも、タイヤのウェット性能を向上させる観点から、ISAF、SAFグレードのカーボンブラックが好ましい。これらカーボンブラックは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
また、前記充填剤(C)は、上述したシリカ、カーボンブラックの他、水酸化アルミニウム、アルミナ、クレー、炭酸カルシウム等を含んでもよい。
本発明のゴム組成物は、前記シリカの配合効果を向上させるために、更に、シランカップリング剤を含有することが好ましい。該シランカップリング剤としては、特に限定されるものではなく、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(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)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リ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リルテトラスルフィド等が挙げられる。これらシランカップリング剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
また、前記シランカップリング剤の配合量は、前記シリカ100質量部に対して2~20質量部の範囲が好ましく、5~15質量部の範囲が更に好ましい。シランカップリング剤の配合量がシリカ100質量部に対して2質量部以上であれば、シリカの配合効果が十分に向上し、また、シランカップリング剤の配合量がシリカ100質量部に対して20質量部以下であれば、ゴム成分(A)のゲル化の可能性が低い。
本発明のゴム組成物は、加工性、作業性の観点から、更に、軟化剤を含んでもよい。該軟化剤の配合量は、前記ゴム成分(A)100質量部に対して1~5質量部の範囲が好ましく、1.5~3質量部の範囲が更に好ましい。軟化剤を1質量部以上配合することで、ゴム組成物の混練が容易となり、また、軟化剤を5質量部以下配合することで、ゴム組成物の剛性の低下を抑制できる。
ここで、前記軟化剤としては、鉱物由来のミネラルオイル、石油由来のアロマチックオイル、パラフィンオイル、ナフテンオイル、天然物由来のパームオイル等が挙げられるが、これらの中でも、タイヤのウェット性能の観点から、鉱物由来の軟化剤及び石油由来の軟化剤が好ましい。
本発明のゴム組成物は、更に、脂肪酸金属塩を含んでもよい。該脂肪酸金属塩に用いられる金属としては、Zn、K、Ca、Na、Mg、Co、Ni、Ba、Fe、Al、Cu、Mn等が挙げられ、Znが好ましい。一方、前記脂肪酸金属塩に用いられる脂肪酸としては、炭素数4~30の飽和又は不飽和の直鎖、分岐もしくは環状構造を有する脂肪酸、あるいはそれらの混合物が挙げられ、これらの中でも、炭素数10~22の飽和又は不飽和の直鎖脂肪酸が好ましい。炭素数10~22の飽和直鎖脂肪酸としては、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸等が挙げられ、また、炭素数10~22の不飽和直鎖脂肪酸としては、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキドン酸等が挙げられる。前記脂肪酸金属塩は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
前記脂肪酸金属塩の配合量は、前記ゴム成分(A)100質量部に対して0.1~10質量部の範囲が好ましく、0.5~5質量部の範囲が更に好ましい。
本発明のゴム組成物には、前記ゴム成分(A)、熱可塑性樹脂(B)、充填剤(C)、シランカップリング剤、軟化剤、脂肪酸金属塩の他、ゴム工業界で通常使用される配合剤、例えば、ステアリン酸、老化防止剤、酸化亜鉛(亜鉛華)、加硫促進剤、加硫剤等を、本発明の目的を害しない範囲内で適宜選択して配合してもよい。これら配合剤としては、市販品を好適に使用することができる。ただし、本発明のゴム組成物の動歪1%、0℃における貯蔵弾性率を低減する観点から、ノボラック型及びレゾール型フェノール樹脂、レゾルシン樹脂等の熱硬化性樹脂を配合しないことが好ましい。
また、本発明のゴム組成物は、タイヤを始めとする種々のゴム製品に利用できる。特には、本発明のゴム組成物は、タイヤのトレッドゴムとして好適である。
上述した、0℃におけるtanδが0.5以下であり、30℃におけるtanδと60℃におけるtanδとの差が0.070以下である本発明の好適態様のゴム組成物は、加硫剤及び加硫促進剤を含む加硫系配合剤を除いて、前記ゴム成分(A)と、前記熱可塑性樹脂(B)と、前記充填剤(C)とを150~165℃で混練する工程を経て製造されることが好ましい。
前記加硫系配合剤を除いて、150~165℃で混練することで、早期加硫(スコーチ)を避けつつ、加硫系配合剤以外の配合剤をゴム成分(A)に均一に分散させることができ、各配合剤の配合効果が十分に発揮されて、ゴム組成物の0℃におけるtanδを低下させつつ、ゴム組成物の30℃におけるtanδと60℃におけるtanδとの差を小さくすることができる。
なお、ゴム組成物のtanδ、各温度でのtanδの差、貯蔵弾性率(E’)、引張強さ(Tb)は、上述の混練温度の他、ゴム成分(A)の種類やブレンド比、熱可塑性樹脂(B)の種類や配合量、充填剤(C)中のシリカの割合やシリカの種類等、更には他の配合剤の種類及び量を調整することでも、変化させることができる。
また、前記ゴム組成物は、150~165℃で混練した後、更に150℃未満の別の温度で加硫系配合剤を加えて混練されることが好ましい。ここで、該ゴム組成物は、加硫系配合剤以外の配合剤をゴム成分(A)に十分均一に分散させた後、加硫剤及び加硫促進剤を含む加硫系配合剤を配合して、早期加硫(スコーチ)を防止できる温度、例えば、90~120℃で混練されることが好ましい。
なお、ゴム組成物の製造において、各温度での混練は、混練時間に制限はなく、混練装置の大きさ、原料の体積、原料の種類や状態等を勘案して、適宜設定することができる。
前記加硫剤としては、硫黄等が挙げられる。該加硫剤の配合量は、ゴム成分(A)100質量部に対し、硫黄分として0.1~10質量部の範囲が好ましく、1~4質量部の範囲が更に好ましい。加硫剤の配合量が硫黄分として0.1質量部以上であれば、加硫ゴムの破壊強度、耐摩耗性等を確保でき、また、10質量部以下であれば、ゴム弾性を十分に確保できる。特に、加硫剤の配合量を硫黄分として4質量部以下とすることで、タイヤのウェット性能を更に向上させることができる。
また、前記加硫促進剤としては、特に限定されるものではなく、例えば、2-メルカプトベンゾチアゾール(M)、ジベンゾチアジルジスルフィド(DM)、N-シクロヘキシル-2-ベンゾチアジルスルフェンアミド(CZ)、N-tert-ブチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(NS)等のチアゾール系加硫促進剤、1,3-ジフェニルグアニジン(DPG)等のグアニジン系加硫促進剤等が挙げられる。なお、本発明のゴム組成物は、3種の加硫促進剤を含むことが好ましい。前記加硫促進剤の配合量は、前記ゴム成分(A)100質量部に対して0.1~5質量部の範囲が好ましく、0.2~3質量部の範囲が更に好ましい。
なお、本発明のゴム組成物は、例えば、バンバリーミキサーやロール等を用いて、上述のように、ゴム成分(A)に、熱可塑性樹脂(B)及び充填剤(C)と、必要に応じて適宜選択した各種配合剤とを配合して混練した後、熱入れ、押出等することにより製造することができる。
<タイヤ>
本発明のタイヤは、上述したゴム組成物をトレッドゴムに用いたことを特徴とする。本発明のタイヤは、前記ゴム組成物がトレッドゴムに用いられているため、燃費性能を悪化させることなく、ウェット性能が向上している。また、本発明のタイヤは、各種車輌向けのタイヤとして利用できるが、乗用車用タイヤとして好ましい。
本発明のタイヤは、適用するタイヤの種類に応じ、未加硫のゴム組成物を用いて成形後に加硫して得てもよく、又は予備加硫工程等を経た半加硫ゴムを用いて成形後、さらに本加硫して得てもよい。なお、本発明のタイヤは、好ましくは空気入りタイヤであり、空気入りタイヤに充填する気体としては、通常の或いは酸素分圧を調整した空気の他、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスを用いることができる。
以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。
<ゴム組成物の調製及び評価>
表1~表2に示す配合処方に従い、通常のバンバリーミキサーを用いて、硫黄、加硫促進剤及び亜鉛華からなる加硫系配合剤以外の成分を最高温度160℃で混練し、得られた混練物に前記加硫系配合剤を配合して、最高温度110℃で混練して、ゴム組成物を製造した。得られたゴム組成物に対して、下記の方法で損失正接(tanδ)及び貯蔵弾性率(E’)、並びに、引張強さ(Tb)を測定し、更に、ウェット性能、燃費性能、耐摩耗性能を評価した。結果を表1~表2に示す。
(1)損失正接(tanδ)及び貯蔵弾性率(E’)
ゴム組成物を145℃で33分間加硫して得られた加硫ゴムに対して、株式会社上島製作所製スペクトロメーターを用いて、初期荷重160mg、動歪1%、周波数52Hzの条件下で、0℃、30℃及び60℃におけるtanδ(損失正接)、並びに、0℃における貯蔵弾性率(E’)を測定した。
(2)引張強さ(Tb)
ゴム組成物を145℃で33分間加硫して得られた加硫ゴムに対して、JIS K6251-2010に準拠して、引張強さ(Tb)を測定した。
(3)ウェット性能
上記のようにして得られたゴム組成物をトレッドゴムに用いて、サイズ195/65R15の乗用車用空気入りラジアルタイヤを作製した。作製した供試タイヤを試験車に装着し、湿潤路面での実車試験にて、操縦安定性をドライバーのフィーリング評点で表し、比較例1のタイヤのフィーリング評点を100として指数表示した。指数値が大きい程、ウェット性能に優れることを示す。
(4)燃費性能
上記のようにして測定した各加硫ゴムの60℃におけるtanδの逆数を計算し、比較例1のtanδの逆数を100として、それぞれ指数表示した。指数値が大きい程、60℃におけるtanδが小さく、燃費性能が良好であることを示す。
(5)耐摩耗性能
得られたゴム組成物を145℃で33分加硫後、JIS K 6264-2:2005に準拠し、ランボーン摩耗試験機を使用して23℃で摩耗量を測定し、比較例1の摩耗量の逆数を100として、それぞれ指数表示した。指数値が大きい程、摩耗量が少なく、耐摩耗性能が良好であることを示す。
Figure 0006995747000001
Figure 0006995747000002
*1 スチレン-ブタジエン共重合体ゴムA:JSR株式会社製、商品名「#1500」、ガラス転移温度(Tg)=-53℃、SP値=8.84(cal/cm1/2
*2 天然ゴム:インドネシア製「SIR20」、SP値=8.50(cal/cm1/2
*3 ポリブタジエンゴム:JSR株式会社製、商品名「BR01」、SP値=8.60(cal/cm1/2
*4 カーボンブラック:N234(ISAF)、旭カーボン株式会社製、商品名「#78」
*5 シリカA:東ソー・シリカ工業株式会社製、商品名「ニップシールAQ」、BET表面積=205m/g
*6 シリカB:東ソー・シリカ工業株式会社製、BET表面積=105m/g
*7 シランカップリング剤:ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、(平均硫黄鎖長:2.35)、Evonik社製、商品名「Si75」(登録商標)
*8 C系樹脂:JX日鉱日石エネルギー株式会社製、商品名「日石ネオポリマー(登録商標)140」
*9 ロジン樹脂:大社松精油株式会社製、商品名「ハイロジン(登録商標)S」
*10 アルキルフェノール樹脂:SI GROUP INC.製、商品名「R7510PJ」
*11 テルペンフェノール樹脂:ヤスハラケミカル株式会社製、商品名「YSポリスター(登録商標)S145」
*12 C-C系樹脂:日本ゼオン株式会社製、商品名「クイントン(登録商標)G100B」
*13 C系樹脂:エクソンモービルケミカル社製、商品名「エスコレッツ(登録商標)1102B」
*14 老化防止剤:N-(1,3-ジメチルブチル)-N’-フェニル-p-フェニレンジアミン、大内新興化学工業株式会社製、商品名「ノクラック6C」
*15 加硫促進剤A:1,3-ジフェニルグアニジン、住友化学株式会社製、商品名「ソクシノール(登録商標)D-G」
*16 加硫促進剤B:ジベンゾチアジルジスルフィド、大内新興化学工業株式会社製、商品名「ノクセラー(登録商標)DM-P」
*17 加硫促進剤C:N-シクロヘキシル-2-ベンゾチアジルスルフェンアミド、大内新興化学工業株式会社製、商品名「ノクセラー(登録商標)CZ-G」
*18 スチレン-ブタジエン共重合体ゴムB:JSR製、商品名「JSR 1723」、ガラス転移温度(Tg)=-53℃、SP値=8.84(cal/cm1/2
*19 スチレン-ブタジエン共重合体ゴムC:JSR製、商品名「JSR 0202」、ガラス転移温度(Tg)=-23℃、SP値=9.11(cal/cm1/2
表1~表2から、本発明のゴム組成物は、タイヤに適用することで、タイヤの燃費性能を悪化させることなく、ウェット性能を向上させられることが分かる。また、本発明のゴム組成物は、タイヤの耐摩耗性能を向上させられることが分かる。
本発明のゴム組成物は、タイヤのトレッドゴムに利用できる。また、本発明のタイヤは、各種車輌向けのタイヤとして利用できる。

Claims (8)

  1. ガラス転移温度(Tg)が-30℃以下のスチレン-ブタジエン共重合体ゴム(A1)と、該スチレン-ブタジエン共重合体ゴム(A1)以外のゴムであって、該スチレン-ブタジエン共重合体ゴム(A1)とのSP値の差が0.35(cal/cm1/2以下のゴム(A2)と、を含むゴム成分(A)と、熱可塑性樹脂(B)と、充填剤(C)と、を含み、
    前記ゴム成分(A)は、前記スチレン-ブタジエン共重合体ゴム(A1)の含有率が50~90質量%であり、前記スチレン-ブタジエン共重合体ゴム(A1)とのSP値の差が0.35(cal/cm1/2以下のゴム(A2)の含有率が10~50質量%であり、前記スチレン-ブタジエン共重合体ゴム(A1)とのSP値の差が0.35(cal/cm1/2を超えるゴム(A3)の含有率が0~10質量%であり、
    前記熱可塑性樹脂(B)が、C 系樹脂、C 系樹脂、C -C 系樹脂、ジシクロペンタジエン樹脂、ロジン樹脂、アルキルフェノール樹脂及びテルペンフェノール樹脂からなる群から選択される1種以上の樹脂であり、
    前記熱可塑性樹脂(B)の配合量が、前記ゴム成分(A)100質量部に対して5~40質量部であり、
    前記充填剤(C)は、シリカと、カーボンブラックと、を含み、
    前記シリカの配合量が、前記ゴム成分(A)100質量部に対して40~60質量部であり、
    前記充填剤(C)中の前記シリカの割合が、80質量%以上であることを特徴とする、ゴム組成物。
  2. 0℃におけるtanδが0.5以下であり、
    30℃におけるtanδと60℃におけるtanδとの差が0.07以下である、請求項1に記載のゴム組成物。
  3. 動歪1%、0℃における貯蔵弾性率が20MPa以下である、請求項1又は2に記載のゴム組成物。
  4. 前記充填剤(C)の配合量が、前記ゴム成分(A)100質量部に対して60質量部以上である、請求項1~3のいずれか一項に記載のゴム組成物。
  5. 0℃におけるtanδと30℃におけるtanδとの差が0.30以下である、請求項1~4のいずれか一項に記載のゴム組成物。
  6. 0℃におけるtanδと60℃におけるtanδとの差が0.35以下である、請求項1~5のいずれか一項に記載のゴム組成物。
  7. 前記カーボンブラックの配合量が、前記ゴム成分(A)100質量部に対して1~10質量部である、請求項1~6のいずれか一項に記載のゴム組成物。
  8. 請求項1~のいずれか一項に記載のゴム組成物をトレッドゴムに用いたことを特徴とする、タイヤ。
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