JP7306394B2 - タイヤトレッド用ゴム組成物およびタイヤ - Google Patents
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Description
[1]ジエン系ゴム成分と、前記ジエン系ゴム成分100質量部に対し、炭素数40~70の分岐アルカンを0.50~6.00質量部、好ましくは1.00~5.50質量部、より好ましくは1.50~5.00質量部、または、好ましくは0.50~5.50質量部、より好ましくは0.50~5.00質量部、より好ましくは0.50~3.20質量部、より好ましくは0.50~1.30質量部、さらに好ましくは1.18~1.30質量部と、炭素数45以上の直鎖アルカンを0.05~3.50質量部、好ましくは0.50~3.00質量部、より好ましくは1.00~2.50質量部、または、好ましくは0.05~3.00質量部、より好ましくは0.05~2.50質量部、より好ましくは0.11~2.50質量部、より好ましくは0.11~1.70質量部、より好ましくは0.11~0.75質量部、より好ましくは0.30~0.70質量部、さらに好ましくは0.40~0.45質量部と、水酸化アルミニウムを1~35質量部、好ましくは3~30質量部、より好ましくは5~30質量部、より好ましくは5~25質量部、さらに好ましくは10~21質量部、最も好ましくは20質量部以下、または、好ましくは15~35質量部、より好ましくは15~25質量部、または、好ましくは21~30質量部、より好ましくは21~23質量部とを含むタイヤトレッド用ゴム組成物、
[2]速度7.8km/h、温度20℃、水膜厚み2mm±1mmの測定条件下において、ダイナミックフリクションテスターにより測定される動的摩擦係数が0.85以上、好ましくは0.85~1.20、より好ましくは0.85~1.15である上記[1]記載のタイヤトレッド用ゴム組成物、
[3]動的摩擦係数が0.90以上、好ましくは0.90~1.20、より好ましくは0.90~1.15である上記[2]記載のタイヤトレッド用ゴム組成物、
[4]動的摩擦係数が0.95以上、好ましくは0.95~1.20、より好ましくは0.95~1.15、または、好ましくは1.00以上、より好ましくは1.10以上、さらに好ましくは1.20以上である上記[3]記載のタイヤトレッド用ゴム組成物、ならびに
[5]上記[1]~[4]のいずれかに記載のトレッド用ゴム組成物で構成されたトレッドを備えるタイヤ
に関する。
本発明の一実施形態であるタイヤトレッド用ゴム組成物は、ジエン系ゴム成分と、前記ジエン系ゴム成分100質量部に対し、炭素数40~70の分岐アルカンを0.5~6.0質量部、炭素数45以上の直鎖アルカンを0.05~3.5質量部および水酸化アルミニウムを1~35質量部含むものであり、初期ウェットグリップ性能を向上させることができる。なお、本明細書において、「~」を用いて数値範囲を示す場合、その両端の数値を含むものとする。
ジエン系ゴムとしては、特に限定されるものではないが、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)、スチレンイソプレンム(SIR)、スチレンイソプレンブタジエンゴム(SIBR)、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)等が挙げられる。ジエン系ゴムは、併用されてもよい。これらの中でも、より優れたグリップ性能が得られる点から、SBRを含むことがより好ましい。
タイヤトレッド用ゴム組成物は、炭素数40~70の分岐アルカンを、ジエン系ゴム成分100質量部に対し、0.50~6.00質量部含む。このような分岐アルカンは、環境温度が60℃以上でなければブリードを起こさない。そのため、このような分岐ワックスが所定量配合されることにより、ゴム組成物は、夏場の倉庫保管時でも、白色化の原因とはならず、金属離型性が向上し得る。具体的には、このような分岐ワックスは、加硫開始前において、瞬時にゴム表面にブリードし、金型表面のミクロな凹凸を埋めることにより、金型に対する離型性を向上させていると考えられる。また、このような分岐ワックスは、ゴム表面において、粒状に固化し得る。そのため、このような分岐ワックスが配合される場合であっても、得られるゴム組成物は、硬い膜を形成することがなく、低分子化合物を膜表面に透過させることができ、初期グリップを悪化させることもなく、オゾン性も損なわれにくい。さらに、このような分岐ワックスのブリード物は、離型時は150~190℃に達するため液状で、金型表面における粘性が小さく、タイヤが金型から外れやすい。なお、オゾン性を良好に維持するために、後述する炭素数20~32の直鎖アルカンや老化防止剤が好適に配合され得る。分岐アルカンの炭素数が40以上であることにより、加硫温度(例えば150~200℃)において、上記したブリードを生じやすい。また、分岐アルカンの炭素数が70以下であることにより、ゴム組成物は、適度な粘性を示し、金型とタイヤ間における滑り性が向上し、離型しやすい。また、ゴム組成物は、タイヤ使用時でも、適度な膜硬さを示す。なお、炭素数が70を超え、分子量が1000を超えるようなワックスは、融点が高くなり、硬い膜を形成しやすい。一方、上記のとおり、炭素数40~70の分岐アルカンは、硬い膜を形成せず、タイヤ用として好適である。
タイヤトレッド用ゴム組成物は、炭素数45以上の直鎖アルカンを、ジエン系ゴム成分100質量部に対し、0.05~3.50質量部となるように含む。炭素数45以上の直鎖アルカンの含有量を特定量とする方法は特に限定されない。一例を挙げると、ゴム組成物は、例えば所定量の炭素数45以上の直鎖アルカンを含むワックスをゴム組成物に配合することにより、炭素数45以上の直鎖アルカンの含有量を上記範囲となるよう配合し得る。このようなワックスは特に限定されない。一例を挙げると、ワックスは、日本精鑞(株)等によって製造販売されるものが例示される。
タイヤトレッド用ゴム組成物は、水酸化アルミニウムを、ジエン系ゴム成分100質量部に対し、1~35質量部となるように含む。水酸化アルミニウムとしては、特に限定されるものではなく、通常タイヤ工業において使用されるものをいずれも好適に使用することができる。一例を挙げると、水酸化アルミニウムは、昭和電工(株)、住友化学(株)等によって製造販売されるものが例示される。
次に、タイヤトレッド用ゴム組成物において、好適に配合される任意成分について説明する。タイヤトレッド用ゴム組成物は、上記した成分に加え、ゴム組成物の製造に一般に使用される他の成分が任意で配合され得る。一例を挙げると、このような任意成分は、フィラー、低温可塑剤、液状SBR、オイル、粘着付与樹脂、ワックス、老化防止剤、相溶化樹脂、加工助剤、ステアリン酸、酸化亜鉛、加硫剤、加硫促進剤等である。
フィラーを用いる場合、そのフィラーは特に限定されない。一例を挙げると、フィラーは、カーボンブラック、シリカ、珪藻土、炭酸カルシウム、タルク等である。なお、水酸化アルミニウムは本明細書においてフィラーには含まれない。
タイヤトレッド用ゴム組成物には、さらに、低温可塑剤を配合することができる。低温可塑剤としては、例えば、ジオクチルフタレート(DOP)、ジブチルフタレート(DBP)、トリス(2エチルヘキシル)ホスフェート(TOP)、ビス(2エチルヘキシル)セバケート(DOS)等の液状成分が挙げられる。
液状ジエン系重合体としては、液状スチレンブタジエン共重合体(液状SBR)、液状ブタジエン重合体(液状BR)、液状イソプレン重合体(液状IR)、液状スチレンイソプレン共重合体(液状SIR)等が挙げられる。なかでも、耐摩耗性と走行中の安定した操縦安定性能がバランスよく得られるという理由から、液状SBRが好ましい。なお、本明細書における液状ジエン系重合体は、常温(25℃)で液体状態のジエン系重合体である。
粘着付与樹脂としては、芳香族系石油樹脂等の従来タイヤ用ゴム組成物で慣用される樹脂が挙げられる。芳香族系石油樹脂としては例えば、フェノール系樹脂、クマロンインデン樹脂、テルペン樹脂、スチレン樹脂、アクリル樹脂、ロジン樹脂、ジシクロペンタジエン樹脂(DCPD樹脂)等が挙げられる。フェノール系樹脂としては例えばコレシン(BASF社製)、タッキロール(田岡化学工業(株)製)等が挙げられる。クマロンインデン樹脂としては例えばクマロン(日塗化学(株)製)、エスクロン(新日鐡化学(株)製)、ネオポリマー(新日本石油化学(株)製)等が挙げられる。スチレン樹脂としては例えばSylvatraxx(登録商標)4401(アリゾナケミカル社製)等が挙げられる。テルペン樹脂としては例えばTR7125(アリゾナケミカル社製)、TO125(ヤスハラケミカル(株)製)等が挙げられる。
プロセスオイルは特に限定されない。一例を挙げると、プロセスオイルは、パラフィン系プロセスオイル、アロマ系プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイル、ひまし油(加硫ブラダー用)等である。プロセスオイルは、併用されてもよい。
老化防止剤は特に限定されない。老化防止剤は、従来、ゴム組成物において汎用されている各種老化防止剤から任意に選択して用いられ得る。一例を挙げると、老化防止剤は、キノリン系老化防止剤、キノン系老化防止剤、フェノール系老化防止剤、フェニレンジアミン系老化防止剤等である。老化防止剤は、併用されてもよい。
タイヤトレッド用ゴム組成物は、相溶化樹脂として、得られるゴム組成物の耐久性を向上させる観点から、エチレンプロピレンスチレン共重合樹脂を含有することが好ましい。エチレンプロピレンスチレン共重合樹脂は、スチレンモノマーと、エチレンモノマーおよびプロピレンモノマーとを重合した共重合樹脂であり、以下の一般式(式中、m、n、oは、いずれも1以上の整数である)で示される構成単位を含む。ゴム組成物は、エチレンプロピレンスチレン共重合樹脂が含有されることにより、上記したテルペン樹脂やロジン樹脂が含有される場合と比較して、耐久性が同程度に維持され、かつ、加硫ブラダー作製時において、ゴム表面のタックが上がりにくく、ブラダー金型との過密着による不良発生が起きにくい。
加工助剤としては、例えば、脂肪酸金属塩、脂肪酸アミド、アミドエステル、シリカ表面活性剤、脂肪酸エステル、脂肪酸金属塩とアミドエステルとの混合物、脂肪酸金属塩と脂肪酸アミドとの混合物等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。なかでも、脂肪酸金属塩、アミドエステル、脂肪酸金属塩とアミドエステルもしくは脂肪酸アミドとの混合物が好ましく、脂肪酸金属塩と脂肪酸アミドとの混合物が特に好ましい。
加硫剤は特に限定されるものではなく、ゴム工業において一般的なものを使用することができるが、硫黄原子を含むものが好ましく、例えば、粉末硫黄、沈降硫黄、コロイド硫黄、表面処理硫黄、不溶性硫黄等が挙げられる。
加硫促進剤としては、特に限定されるものではないが、例えば、スルフェンアミド系、チアゾール系、チウラム系、チオウレア系、グアニジン系、ジチオカルバミン酸系、アルデヒド-アミン系もしくはアルデヒド-アンモニア系、イミダゾリン系、キサンテート系加硫促進剤が挙げられ、なかでも、初期ウェットグリップ性能の向上効果がより好適に得られる点から、スルフェンアミド系加硫促進剤、グアニジン系加硫促進剤が好ましい。
トレッド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、密閉式混練機等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。例えば、混練工程では、150℃~165℃、好ましくは155℃~160℃で2分間~3分間混練りし、加硫工程では、170℃~180℃で12分間~18分間加硫する。
前記トレッド用ゴム組成物から構成されるトレッドを備えたタイヤは、前記トレッド用ゴム組成物を用いて、通常の方法により製造できる。すなわち、ジエン系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前記ゴム組成物を、トレッド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、未加硫タイヤを形成し、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、タイヤを製造することができる。
・SBR1: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)
・SBR2:製造例1で製造した変性SBR(S-SBR、スチレン含有量:25質量%、ビニル結合量:30モル%、重量平均分子量(Mw):50万)
・シリカ:東ソー(株)製のニプシールAQ(N2SA:205m2/g)
・カーボンブラック:キャボットジャパン(株)製のショーブラックN220(通常カーボン、N2SA:114m2/g)
・水酸化アルミニウム:昭和電工(株)製のハイジライトH-43(平均一次粒子径:1μm、N2SA:6.7m2/g)
・シランカップリング剤:エボニックデグッサ社製のSi69(ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド)
・低温可塑剤:大八化学工業(株)製のDOS(凝固点:-62℃、粘度:18mPa・s(25℃))
・液状スチレンブタジエンゴム(液状SBR):サートマー社製のRICON100(Mw:5000)
・オイル:三共油化工業(株)製のプロセスオイルA/Oミックス
・粘着付与樹脂:ヤスハラケミカル(株)製のYSレジン TO125(スチレンテルペン樹脂、軟化点:125℃、Tg:64℃、SP値:8.73、Mw:800)
・パラフィン:日本精鑞(株)製のオゾエース0355(融点:70℃)
・マイクロクリスタリン1:日本精鑞(株)製のHi-Mic1080(融点:84℃)
・マイクロクリスタリン2:日本精鑞(株)製のHi-Mic1070(融点:80℃)
・マイクロクリスタリン3:日本精鑞(株)製のHi-Mic1045(融点:72℃)
・老化防止剤1:住友化学(株)製のアンチゲン6C(N-フェニル-N’-(1,3-ジメチルブチル)-p-フェニレンジアミン)
・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))
・相溶化樹脂:ストラクトール社製のストラクトール40MS(エチレンプロピレンスチレン共重合樹脂、SP値:8.9、軟化点:101℃、Tg:58℃)
・加工助剤:パフォーマンスアディティブス社製のULTRA-LUBE160(脂肪酸石けんと脂肪酸アミドとの混合物)
・ステアリン酸:日油(株)製のビーズステアリン酸つばき
・酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)製の亜鉛華1号
・硫黄:細井化学工業(株)製のHK-200-5(オイル分5質量%)
・加硫促進剤1:大内新興化学工業(株)製のノクセラーCZ(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)
・加硫促進剤2:大内新興化学工業(株)製のノクセラーD(DPG、1,3-ジフェニルグアニジン)
内容積30リットルの撹拌装置付きステンレス製重合反応器を、洗浄、乾燥し、重合反応器の内部のガスを乾燥窒素に置換した。次に、工業用ヘキサン(密度680kg/m3)15.3kg、1,3-ブタジエン912g、スチレン288g、テトラヒドロフラン9.1ml、エチレングリコールジエチルエーテル6.4mlを重合反応器内に投入した。次に、重合開始剤の失活に作用する不純物を予め無毒化させるために、スカベンジャーとして少量のn-1ブチルリチウムのヘキサン溶液を重合反応器内に投入した。n-ブチルリチウムのn-ヘキサン溶液(n-ブチルリチウムの含有量19.2mmol)を重合反応器内に投入し、重合反応を開始した。重合反応を3時間行った。重合反応中、重合反応器内の温度を65℃に調整し、重合反応器内の溶液を撹拌速度130rpmで攪拌し、重合反応器内には、1,3-ブタジエン1368gとスチレン432gとを連続的に供給した。2-[1-(2-ヒドロキシ-3,5-ジ-t-ペンチルフェニル)エチル]-4,6-ジ-t-ペンチルフェニルアクリレート19.2mmolを含むTHF溶液20mlを重合反応器内に投入し、重合体溶液を15分間撹拌した。次に、メタノール1.2mlを含むヘキサン溶液20mlを重合反応器内に投入し、重合体溶液を5分間撹拌した。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)製のスミライザーGM)12.0g、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)製のスミライザーTP-D)6.0gを重合反応器内に投入し、次に、重合体溶液を、常温、24時間で蒸発させ、さらに55℃で12時間減圧乾燥し、重合体、変性SBRを得た。
表1~3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155℃で3分間混練りし、混練物を得た。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、排出温度100℃の条件で1分間混練りして、未加硫ゴム組成物を得た。得られた未加硫ゴム組成物を試験片にして、170℃で18分間加硫することにより、加硫ゴム試験片を得た。
日邦産業(株)製のダイナミックフリクションテスター(DFテスター)を用いる公知の測定方法に従い、路面にゆっくりと散水し上部に水膜ができることを確認し、該試験体(加硫ゴム試験片)の線速度を7.8km/hまで上げながら、動的摩擦係数(μ)を測定した(測定条件:速度7.8km/h、温度20℃、水膜厚み:2mm±1mm)。動的摩擦係数(μ)が大きいほど、初期ウェットグリップ性能が高く、走行上の安全性が高い。
前記試験用空気入りタイヤを排気量2000ccの国産FR車に装着し、ウェットアスファルト路面のテストコースにて、10周の実車走行を行った。その際に、2周目における操舵時コントロールの安定性をテストドライバーが1~10までのスコアで評価し、比較例3をスコア5.0として、表示をした(初期ウェットグリップ性能指数)。数値が大きいほど初期ウェットグリップ性能が高いことを示す。
Claims (12)
- ジエン系ゴム成分と、融点が72~84℃のマイクロクリスタリンワックスと、窒素吸着比表面積が3.0~60.0m 2 /gの水酸化アルミニウムとを含み、
前記マイクロクリスタリンワックスは分岐アルカンおよび直鎖アルカンを含み、
前記ジエン系ゴム成分100質量部に対し、炭素数40~70の分岐アルカンの含有量が0.5~6.0質量部、炭素数45以上の直鎖アルカンの含有量が0.05~3.5質量部、前記水酸化アルミニウムの含有量が1~35質量部である、タイヤトレッド用ゴム組成物。 - さらに、液状ジエン系重合体を3~30質量部を含む、請求項1記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
- 水酸化アルミニウムの含有量が10~35質量部である、請求項1または2記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
- 水酸化アルミニウムの平均一次粒子径が0.5~10μmである、請求項1~3のいずれか1項に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
- ジエン系ゴム成分がスチレンブタジエンゴム50質量%以上を含む、請求項1~4のいずれか1項に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
- さらに、シリカを含む、請求項1~5のいずれか1項に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
- 液状ジエン系重合体が液状スチレンブタジエン共重合体を含む、請求項2記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
- さらに、粘着付与樹脂を含む、請求項1~7のいずれか1項に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
- 粘着付与樹脂がスチレンテルペン樹脂を含む、請求項8記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
- さらに、低温可塑剤を含む、請求項1~9のいずれか1項に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
- 低温可塑剤がビス(2エチルヘキシル)セバケートを含む、請求項10記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
- 請求項1~11のいずれか1項に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物で構成されたトレッドを備えるタイヤ。
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