JP7176217B2 - トレッド用ゴム組成物およびタイヤ - Google Patents
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Description
〔1〕イソプレン系ゴムを50~70質量%、ブタジエンゴムを10~30質量%、およびスチレンブタジエンゴムを20~40質量%含むゴム成分100質量部に対して、窒素吸着比表面積が130m2/g以上のカーボンブラックを10~70質量部含有するトレッド用ゴム組成物、
〔2〕70℃E*が6.2以上である、〔1〕に記載のトレッド用ゴム組成物、
〔3〕70℃tanδが0.13以下である、〔1〕または〔2〕に記載のトレッド用ゴム組成物、
〔4〕シリカの含有量が0質量部以上10質量部以下である、〔1〕~〔3〕のいずれかに記載のトレッド用ゴム組成物、
〔5〕スチレンブタジエンゴムのスチレン含量が5~15質量%、ビニル含量が30~45モル%、BR量が55~65%、重量平均分子量が20万以上である、〔1〕~〔4〕のいずれかに記載のトレッド用ゴム組成物、
〔6〕ブタジエンゴムのシス含量が90%以上、重量平均分子量が40万以上である、〔1〕~〔5〕のいずれかに記載のトレッド用ゴム組成物、
〔7〕〔1〕~〔6〕のいずれかに記載のトレッド用ゴム組成物により構成されたトレッドを有するタイヤ、に関する。
本実施形態において使用されるゴム成分としては、スチレンブタジエンゴム(SBR)、イソプレン系ゴム、およびブタジエンゴム(BR)が好適に用いられる。
イソプレン系ゴムとしては、例えば、イソプレンゴム(IR)および天然ゴム等タイヤ工業において一般的なものを使用することができる。天然ゴムには、非改質天然ゴム(NR)の他に、エポキシ化天然ゴム(ENR)、水素化天然ゴム(HNR)、脱タンパク質天然ゴム(DPNR)、高純度天然ゴム(UPNR)、グラフト化天然ゴム等の改質天然ゴム等も含まれる。これらのゴム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。
BRとしては特に限定されるものではなく、例えば、シス1,4結合含有率が50%未満のBR(ローシスBR)、シス1,4結合含有率が90%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(ハイシス変性BR、ローシス変性BR)等タイヤ工業において一般的なものを使用することができる。これらのBRのなかでも、耐摩耗性に優れるという理由から、ハイシスBRが好ましい。
SBRとしては特に限定はなく、溶液重合SBR(S-SBR)、乳化重合SBR(E-SBR)、これらの変性SBR(変性S-SBR、変性E-SBR)などが挙げられる。変性SBRとしては、末端および/または主鎖が変性されたSBR、スズ、ケイ素化合物などでカップリングされた変性SBR(縮合物、分岐構造を有するものなど)などが挙げられる。なかでもS-SBRが好ましい。
本実施形態に係るゴム成分として、前記のSBR、イソプレン系ゴムおよびBR以外のゴム成分を含有してもよい。他のゴム成分としては、ゴム工業で一般的に用いられる架橋可能なゴム成分を用いることができ、例えば、スチレン-イソプレン-ブタジエン共重合ゴム(SIBR)、スチレン-イソブチレン-スチレンブロック共重合体(SIBS)、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)、水素化ニトリルゴム(HNBR)、ブチルゴム(IIR)、エチレンプロピレンゴム、ポリノルボルネンゴム、シリコーンゴム、塩化ポリエチレンゴム、フッ素ゴム(FKM)、アクリルゴム(ACM)、ヒドリンゴム等が挙げられる。これらその他のゴム成分は単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本実施形態に係るタイヤ用ゴム組成物は、窒素吸着比表面積が130m2/g以上の小粒子カーボンブラックを所定量含有することを特徴とする。イソプレン系ゴム、BR、およびSBRの各相の境界近傍に小粒子カーボンブラックを分散させ、SBRとカーボンブラックとの接触を増加させることで、各相間の結びつき強くし、悪路走行時に発生する衝撃をより効果的に吸収し得るゴム組成物とすることができる。また、小粒子カーボンブラックの使用により、ゴム組成物に対する補強効果が向上し、耐摩耗性能および耐チッピング性能が向上すると考えられる。
本実施形態のトレッド用ゴム組成物は、前記成分以外にも、ゴム組成物の製造に一般的に使用される配合剤、例えば、前記のカーボンブラック以外の充填剤(他の充填剤)、酸化亜鉛、ステアリン酸、老化防止剤、加工助剤、ワックス、軟化剤、加硫剤、加硫促進剤などを適宜含有することができる。
本実施形態に係るトレッド用ゴム組成物は、一般的な方法で製造できる。例えば、バンバリーミキサーやニーダー、オープンロールなどの一般的なゴム工業で使用される公知の混練機で、前記各成分のうち、架橋剤および加硫促進剤以外の成分を混練りした後、これに、架橋剤および加硫促進剤を加えてさらに混練りし、その後加硫する方法などにより製造できる。
NR:TSR20
SBR1:非油展溶液重合SBR(Mw:50万、スチレン含量:10質量%、ビニル含量:40モル%、シス/トランス=0.68)
SBR2:非油展溶液重合SBR(Mw:71万、スチレン含量:23.5質量%、ビニル含量:20モル%、シス/トランス=0.20)
BR:宇部興産(株)製のUBEPOL BR150B(Mw:44万、ハイシスBR、シス-1,4結合含量:96%)
カーボンブラック1:東海カーボン(株)製のN134(N2SA:143m2/g)
カーボンブラック2:キャボットジャパン(株)製のショウブラックN220(N2SA:114m2/g)
シリカ:エボニックデグサ社製のウルトラシルVN3(N2SA:175m2/g、平均一次粒子径:15nm)
ワックス:日本精蝋(株)製のオゾエース355
老化防止剤1:大内新興化学(株)製のノクラック6C(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、6PPD)
老化防止剤2:大内新興化学(株)製のノクラックRD(ポリ(2,2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリン))
ステアリン酸:日油(株)製のビーズステアリン酸「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: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(TBBS))
表1に示す配合処方にしたがい、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170℃になるまで5分間混練りし、混練物を得た。さらに、得られた混練物を前記のバンバリーミキサーにより、排出温度150℃で4分間、再度混練りした(リミル)。次に、2軸オープンロールを用いて、得られた混練物に硫黄および加硫促進剤を添加し、4分間、105℃になるまで練り込み、未加硫ゴム組成物を得た。得られた未加硫ゴム組成物を170℃で12分間プレス加硫することで、試験用ゴム組成物を作製した。
(株)岩本製作所製の粘弾性スペクトロメーターVESを用いて、温度70℃、初期歪み10%、動歪み2%、周波数10Hzの条件下で、各加硫ゴム組成物の複素弾性率(70℃E*)およびtanδ(70℃tanδ)を測定した。
各試験用タイヤを、最大積載量10トン積みのトラック(2-D車)の全輪に装着した。未舗装で、砂や石が散乱し、路面の凹凸が大きい悪路を30000km走行した後のタイヤトレッド部の溝深さを測定し、タイヤ溝深さが1mm減るときの走行距離を求めた。結果は指数で表し、指数が大きいほど耐摩耗性が良好であることを示す。指数は次の式で求めた。
(耐摩耗性指数)=(各配合例のタイヤ溝が1mm減るときの走行距離)/(比較例1のタイヤ溝が1mm減るときの走行距離)×100
各加硫ゴム組成物からJIS K 6251に準じて3号ダンベル試験片を作製し、引っ張り試験を実施した。破断時伸び(EB)を測定し、比較例1の値を100とした指数で表示した。EB指数が大きいほどゴム組成物の耐チッピング性能が良好であることを示す。
Claims (8)
- イソプレン系ゴムを50~70質量%、シス含量が90質量%以上のブタジエンゴムを10~30質量%、およびスチレンブタジエンゴムを20~40質量%含むゴム成分100質量部に対して、
窒素吸着比表面積が130m2/g以上のカーボンブラックを10~70質量部含有し、
さらにシリカを含有し、
シリカの含有量が10質量部以下であり、
70℃E*が7.0以上であるトレッド用ゴム組成物。 - 70℃tanδが0.13以下である、請求項1に記載のトレッド用ゴム組成物。
- 70℃tanδが0.10以下である、請求項1に記載のトレッド用ゴム組成物。
- 70℃tanδが0.09以下である、請求項1に記載のトレッド用ゴム組成物。
- 70℃E*が7.5以上である、請求項1~4のいずれか一項に記載のトレッド用ゴム組成物。
- 70℃E*が8.0以上である、請求項1~4のいずれか一項に記載のトレッド用ゴム組成物。
- スチレンブタジエンゴムのスチレン含量が5~15質量%、ビニル含量が30~45モル%、重量平均分子量が20万以上である、請求項1~6のいずれか一項に記載のトレッド用ゴム組成物。
- 請求項1~7のいずれか一項に記載のトレッド用ゴム組成物により構成されたトレッドを有するタイヤ。
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