JP2005154696A

JP2005154696A - タイヤトレッド用ゴム組成物

Info

Publication number: JP2005154696A
Application number: JP2003399317A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Nishioka; 和幸西岡; Takahiro Mabuchi; 貴裕馬渕; Katsumi Terakawa; 克美寺川; Kiyoshige Muraoka; 清繁村岡
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2003-11-28
Filing date: 2003-11-28
Publication date: 2005-06-16
Also published as: CN101319062A; CN101319063A

Abstract

【課題】耐摩耗性およびグリップ性能を高次に両立させたタイヤトレッド用ゴム組成物を提供する。
【解決手段】（ａ）スチレン含有量が２０〜６０重量％であるスチレン−ブタジエン共重合体ゴムを６０重量％以上含有するゴム成分１００重量部に対して、（ｂ）スチレン含有量が１０〜７０重量％、および重量平均分子量が２０００〜５００００である低分子量スチレン−ブタジエン共重合体５〜２００重量部、（ｃ）軟化点が５０〜１５０℃である樹脂２〜５０重量部、ならびに（ｄ）軟化剤および／または可塑剤１〜１０重量部からなるタイヤトレッド用ゴム組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は、タイヤトレッド用ゴム組成物に関し、詳細には耐摩耗性およびグリップ性能を高次に両立させたタイヤトレッド用ゴム組成物に関する。

レース用タイヤをはじめとした競技用タイヤのトレッドゴムには、一般に、耐摩耗性とグリップ性能との両立が要求される。従来、高いグリップ性能を得るために、たとえばガラス転移温度（Ｔｇ）の高いスチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）を使用する方法が知られているが、温度依存性が増大し、温度変化に対する性能変化が大きくなるという問題があった。

また、軟化点の高い樹脂を、プロセスオイルと置換して配合する方法も知られているが、置換量が多量であると、該樹脂の影響により温度依存性が大きくなるという問題があった。

さらに、軟化剤およびカーボンブラックを多量に配合する方法、または粒子径の小さいカーボンブラックを使用する方法も知られているが、カーボンブラックの分散性が悪く、耐摩耗性が低下してしまうという問題があった。

特許文献１には液状ポリブタジエンを配合したタイヤトレッド用ゴム組成物が開示されているが、グリップ性能は向上するが、耐摩耗性が低下してしまうという問題があった。

特開２０００−２７３２４５号公報

本発明は、耐摩耗性およびグリップ性能を高次に両立させたタイヤトレッド用ゴム組成物を提供することを目的とする。

本発明は、（ａ）スチレン含有量が２０〜６０重量％であるスチレン−ブタジエン共重合体ゴムを６０重量％以上含有するゴム成分１００重量部に対して、
（ｂ）スチレン含有量が１０〜７０重量％、および重量平均分子量が２０００〜５００００である低分子量スチレン−ブタジエン共重合体５〜２００重量部、
（ｃ）軟化点が５０〜１５０℃である樹脂２〜５０重量部、ならびに
（ｄ）軟化剤および／または可塑剤１〜１０重量部からなるタイヤトレッド用ゴム組成物に関する。

本発明によれば、特定のミクロ構造を有するスチレン−ブタジエン共重合体ゴム成分に対して、特定の低分子量スチレン−ブタジエン共重合体、特定の樹脂、ならびに少量の軟化剤および／または可塑剤を配合することで、耐摩耗性およびグリップ性能を高次に両立させたタイヤトレッド用ゴム組成物を得ることができる。

本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は（ａ）ゴム成分、（ｂ）低分子量スチレン−ブタジエン共重合体、（ｃ）樹脂、ならびに（ｄ）軟化剤および／または可塑剤からなる。

ゴム成分（ａ）は、スチレン含有量が２０〜６０重量％であるスチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）からなる。該スチレン含有量の上限については、５０重量％であることが好ましい。スチレン含有量が２０重量％未満では、充分なグリップ性能が得られない。また、６０重量％をこえると、耐摩耗性が低下するだけでなく、温度依存性が増大し、温度変化に対する性能変化が大きくなってしまう。

前記ＳＢＲの含有量は、ゴム成分（ａ）中に６０重量％以上である。該含有量の下限については、７０重量％であることが好ましく、８０重量％であることがより好ましい。また、上限については、１００重量％であることが好ましく、９０重量％であることがより好ましい。６０重量％未満では、グリップ性能が低下してしまう。

また、ゴム成分（ａ）は、前記ＳＢＲ以外のゴム成分を含むことができる。他のゴムの成分としては、たとえばシス−１，４−ポリイソプレン、低シス−１，４−ポリブタジエン、高シス−１，４−ポリブタジエン、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、クロロプレン、ハロゲン化ブチルゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、天然ゴムなどが挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。また、スチレン含有率が前記範囲外であるＳＢＲを他のゴム成分として使用してもよい。これらの他のゴム成分は、本発明に使用されるゴム成分中に１種類または２種類以上含まれてもよい。

低分子量スチレン−ブタジエン共重合体（ｂ）のスチレン含有量は、１０〜７０重量％である。該スチレン含有量の下限については、２０重量％であることが好ましい。また、上限については、６０重量％であることが好ましい。スチレン含有量が１０重量％未満では、充分な耐摩耗性が得られない。また、７０重量％をこえると、グリップ性能が低下するだけでなく、温度依存性が増大し、温度変化に対する性能変化が大きくなってしまう。

前記低分子量スチレン−ブタジエン共重合体（ｂ）の重量平均分子量は、２０００〜５００００である。該重量平均分子量の下限については、２５００であることが好ましく、３０００であることがより好ましい。また、上限については、４００００であることが好ましく、３００００であることがより好ましい。重量平均分子量が２０００未満では、耐摩耗性が低下する傾向がある。また、５００００をこえると、特に低温時のグリップ性能が低下する傾向がある。

前記低分子量スチレン−ブタジエン共重合体（ｂ）の配合量は、ゴム成分（ａ）１００重量部に対して５〜２００重量部である。該配合量の下限については、１０重量部であることが好ましく、２０重量部であることがより好ましい。また、上限については、１８０重量部であることが好ましく、１５０重量部であることがより好ましい。５重量部未満では、グリップ性能が低下し、２００重量部をこえると、耐摩耗性が低下してしまう。

樹脂（ｃ）とは、石油樹脂や結着剤である。

たとえばハイレッツ（商品名、三井石油化学工業（株）製）、エスコレッツ（エクソン化学（株）製）、タッキロール（住友化学工業（株）製）、アルコン（荒川化学工業（株）製）、ハリマック（播磨化成（株）製）、エステルガム（荒川化学工業（株）製）、ペンセル（荒川化学工業（株）製）、ライムレジン（荒川化学工業（株）製）、スーパーエステル（荒川化学工業（株）製）、ハイロジン（ヤスハラケミカル（株）製）、ＭＲレジン（ヤスハラケミカル（株）製）、ＹＳレジン（ヤスハラケミカル（株）製）、ネオポリマー（日本石油化学（株）製）、Ｗｉｎｇｔａｃｋ（グッドイヤー化学社製）、クイントン（日本ゼオン（株）製）、リグノール（リグナイト社製）、ニカノール（三菱瓦斯化学（株）製）、ＹＳポリスター（ヤスハラケミカル（株）製）、ヒタノール（日立化成工業（株））、スミライトレジン（住友デュレズ（株）製）、エスクロン（新日鉄化学（株）製）、タマノル（荒川化学工業（株）製）、プロセスレヂン（神戸油化学工業（株）製）などがあげられるが、特にこれらに限定されるものではない。これらは単独で用いてもよく、２種以上組み合わせて用いてもよい。

前記樹脂（ｃ）の軟化点は、５０〜１５０℃である。該軟化点の下限については、６０℃であることが好ましく、７０℃であることがより好ましい。また、上限については、１４０℃であることが好ましく、１３０℃であることがより好ましい。５０℃未満では、耐摩耗性が低下してしまう。また、１５０℃をこえると、グリップ性能が低下してしまう。

前記樹脂（ｃ）の配合量は、ゴム成分（ａ）１００重量部に対して２〜５０重量部である。該配合量の下限については、５重量部であることが好ましく、１０重量部であることがより好ましい。また、上限については、４０重量部であることが好ましく、３０重量部であることがより好ましい。２重量部未満では、グリップ性能向上の効果が小さく、５０重量部をこえると、温度依存性が増大し、温度変化に対する性能変化が大きくなってしまう。

軟化剤および／または可塑剤（ｄ）は、ゴム工業で通常使用されているものを配合することができる。軟化剤としては、例えば、石油系軟化剤、コールタール系軟化剤、脂肪油系軟化剤などがあげられ、可塑剤としては、エステル系可塑剤などがあげられる。

前記軟化剤および／または可塑剤（ｄ）の配合量は、ゴム成分（ａ）１００重量部に対して１〜１０重量部である。また、該配合量の上限については５重量部であることが好ましい。１０重量部をこえると、耐摩耗性が低下してしまう。

本発明のゴム組成物は、さらに補強用充填剤を含有することが好ましい。補強用充填剤としては、従来タイヤ用ゴム組成物において慣用されるもののなかから任意に選択して用いることができるが、主としてカーボンブラックが好ましい。補強用充填剤は単独で用いてもよく、２種以上組み合わせて用いてもよい。

前記カーボンブラックの配合量は、ゴム成分（ａ）１００重量部に対して１０〜２００重量部であることが好ましい。該配合量の下限については、２０重量部であることがより好ましい。また、上限については、１５０重量部であることがより好ましい。カーボンブラックの配合量が１０重量部未満では、耐摩耗性が低下し、２００重量部をこえると、加工性が低下する。

前記カーボンブラックのチッ素吸着比表面積は、８０〜２８０ｍ²／ｇであることが好ましい。該チッ素吸着比表面積の下限については、１００ｍ²／ｇであることがより好ましい。また、上限については、２００ｍ²／ｇであることがより好ましい。チッ素吸着比表面積が８０ｍ²／ｇ未満では、グリップ性能および耐摩耗性ともに低下し、２８０ｍ²／ｇをこえると、良好な分散が得られにくく耐摩耗性が低下する。

さらに、本発明のゴム組成物には、前記成分のほかにゴム工業で通常使用されている各種薬品、たとえば、硫黄などの加硫剤、各種加硫促進剤、各種軟化剤、各種老化防止剤、ステアリン酸、酸化防止剤、オゾン劣化防止剤などの添加剤を配合することができる。

本発明のゴム組成物は、空気入りタイヤのトレッド部に用いられる。該空気入りタイヤは、通常の空気入りタイヤの製造方法により製造できる。すなわち、前記ゴム組成物を未加硫の段階でタイヤのトレッド部の形状に押し出し加工し、タイヤ成型機上で通常の方法により貼り合わせて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、加圧して空気入りタイヤを得る。

以下、実施例および比較例によって本発明をさらに詳しく説明するが、本発明の技術的範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。

製造例１〜４
以下に、低分子量スチレン−ブタジエン共重合体（ｂ）の合成法について説明する。

製造例１（低分子量スチレン−ブタジエン共重合体１の合成）
窒素置換した２リットルオートクレーブに、シクロヘキサン１２００ｇ、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）５ｇ、１，３−ブタジエン８０ｇおよびスチレン２５ｇを導入し、オートクレーブ内の温度を２５℃に調製した。つぎに、ｎ−ブチルリチウム０．０５ｇを加えて昇温条件下で１０分間重合し、その後、老化防止剤として２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾールを１．５ｇ加えた。

製造例２〜４（低分子量スチレン−ブタジエン共重合体２〜４の合成）
前記処方においてモノマー量、触媒量などを変えた以外は同様の方法にて合成した。

合成した前記共重合体（ｂ）の重量平均分子量は、東ソー（株）製ＧＰＣ−８０００シリーズの装置、および検知器として示差屈折計を用いて測定し、分子量は標準ポリスチレンより校正した。また、該共重合体（ｂ）のミクロ構造は、２５℃にてＪＥＯＬＪＮＭ−Ａ４００ＮＭＲ装置を用いて¹ＨＮＭＲを測定し、そのスペクトルより求めた６．５〜７．２ｐｐｍのスチレン単位に基づくフェニルプロトンと、４．９〜５．４ｐｐｍのブタジエン単位に基づくビニルプロトンの比からその組成を決定した。それぞれの特性を表１に示す。

実施例１〜２および比較例１〜６
以下に、実施例および比較例で用いた各種薬品について説明する。
ＳＢＲ１：旭化成工業（株）製のＴＵＦＤＥＮＥ２１００Ｒ（スチレン含有量：２５重量％）
ＳＢＲ２：旭化成工業（株）製のＴＵＦＤＥＮＥ１０００（スチレン含有量：１８重量％）
低分子量スチレン−ブタジエン共重合体１〜４：前記製造例により合成した低分子量スチレン−ブタジエン共重合体
カーボンブラック：昭和キャボット（株）製のショウブラックＮ１１０（チッ素吸着比表面積：１４３ｍ²／ｇ）
樹脂１：エクソン化学（株）製のエスコレッツ１２０２（軟化点：１００℃）
樹脂２：エスアンドエスジャパン（株）製のストラクトールＴＳ３０（軟化点：３５℃）
樹脂３：日本石油化学（株）製のネオポリマー１５０（軟化点：１５５℃）
軟化剤：出光興産（株）製のダイアナプロセスオイルＡＨ−１６
ステアリン酸：日本油脂（株）製のステアリン酸
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の亜鉛華１号
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ＣＺ

表２に示す配合処方に従って、混練り配合し、各種供試ゴム組成物を得た。これらの配合物を１７０℃で２０分間プレス加硫して加硫物を得、これらについて以下に示す各特性試験を行なった。

（グリップ性能）
グリップ評価は（株）上島製作所製フラットベルト式摩擦試験機（ＦＲ５０１０型）を用いて評価した。幅２０ｍｍ、直径１００ｍｍの円筒形のゴム試験片を用い、速度２０ｋｍ／ｈ、荷重４ｋｇｆ、路面温度１０℃および５０℃で路面に対するサンプルのスリップ率を０〜７０％まで変化させ、その際に検出される摩擦係数の中の最大値を読みとった。比較例１を１００として指数表示した。数値が大きいほどグリップ性能が高いことを示している。

（耐摩耗性）
ランボーン型摩耗試験機を用いて、室温、負荷荷重１．０ｋｇｆ、スリップ率３０％の条件で摩耗量を測定した。摩耗量の逆数をとり、比較例１を１００として指数表示した。数値が大きいほど耐摩耗性が高いことを示している。

各特性試験の評価結果を表２に示す。

Claims

（ａ）スチレン含有量が２０〜６０重量％であるスチレン−ブタジエン共重合体ゴムを６０重量％以上含有するゴム成分１００重量部に対して、
（ｂ）スチレン含有量が１０〜７０重量％、および重量平均分子量が２０００〜５００００である低分子量スチレン−ブタジエン共重合体５〜２００重量部、
（ｃ）軟化点が５０〜１５０℃である樹脂２〜５０重量部、ならびに
（ｄ）軟化剤および／または可塑剤１〜１０重量部からなるタイヤトレッド用ゴム組成物。