JP2010248338A - ゴム組成物およびそれを用いたタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤのトレッドゴムとして使用した場合に、軟化による耐摩耗性の低減を抑制しつつ、タイヤのグリップ性能を向上させることが可能なゴム組成物を提供する。また、該ゴム組成物を用いた、グリップ性能が高く、一定の耐摩耗性を有するタイヤを提供する。
【解決手段】ゴム成分１００質量部に対して、可塑剤５０〜２１０質量部を配合したゴム組成物であって、配合する可塑剤のうち１〜２０質量部が脂肪酸金属塩よりなることを特徴とするゴム組成物である。
【選択図】図１

Description

本発明は、ゴム組成物および該ゴム組成物を用いたタイヤに関し、特に、タイヤのトレッド部に使用した場合にタイヤのグリップ性を向上すると共に耐摩耗性の低下を抑制することが可能なゴム組成物および該ゴム組成物を用いたタイヤに関するものである。

従来、転がり抵抗を低減した低燃費タイヤに用いるタイヤトレッド用ゴム組成物として、未加硫ゴムの粘度を下げて加工性を高めると共に、加硫ゴムの転がり抵抗を低減し且つ耐摩耗性を改良するために脂肪酸亜鉛塩からなる加工助剤１〜１０重量部をジエン系ゴム１００重量部に対して配合したゴム組成物が知られている（例えば、特許文献１参照）。

しかし、上述のようなゴム組成物を用いた低燃費タイヤでは、転がり抵抗の低減を図ることはできるものの、転がり抵抗の低減に伴い十分なグリップ力を得られない恐れがあった。

そこで、十分なグリップ性能を有するタイヤを得るために、ゴム成分に対し、スピンドルオイル、アロマオイル、リキッドオイル等のオイルを可塑剤として配合したゴム組成物からなる軟化ゴムをトレッド部に用いてタイヤのグリップ性能を高めることが試みられている。

特開平６−２４８１１４号公報

しかしながら、上述のような従来の可塑剤（オイル）を配合したゴム組成物をトレッド部に用いる場合、多量の可塑剤を配合してトレッドゴムを軟化させる（加硫ゴムのモジュラスを低減させる）ことでタイヤのグリップ性能を向上させることは可能であるものの、トレッドゴムの軟化によりタイヤの耐摩耗性が大幅に低下してしまうという問題があった。

そのため、タイヤのトレッド部に用いた場合に、軟化による耐摩耗性の低減を抑制しつつタイヤのグリップ性能を向上させることが可能なゴム組成物が求められていた。また、該ゴム組成物を用いた、グリップ性能が高く、一定の耐摩耗性を有するタイヤが求められていた。

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、ゴム成分に対して配合した場合に、従来の可塑剤と同様な加硫ゴムのモジュラス低減効果を得てタイヤのグリップ性能の向上を図ることが可能であり、且つ、従来の可塑剤を配合した場合と比較して破壊強力（ＴＢ）の低下を小さくすることが可能な物質として、脂肪酸金属塩を見出した。そして、従来ゴム成分に対し配合していた可塑剤（オイル）の一部を脂肪酸金属塩に代え、ゴム成分に対して所定量の脂肪酸金属塩および従来の可塑剤を配合してゴム組成物とすることにより、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明のゴム組成物は、ゴム成分１００質量部に対して、可塑剤５０〜２１０質量部を配合したゴム組成物であって、前記可塑剤のうち１〜２０質量部が脂肪酸金属塩よりなることを特徴とするものである。このように、配合する可塑剤の一部を脂肪酸金属塩とすることにより、タイヤのトレッド部に用いた場合にタイヤのグリップ性能の向上と耐摩耗性の低減の抑制との両立を達成することが可能な、加硫ゴムのモジュラス低減効果を得つつ耐摩耗性の低下を抑制したゴム組成物を得ることができる。なお、ゴム成分１００質量部に対する可塑剤の配合量が５０質量部未満の場合には、加硫ゴムのモジュラス低減効果が十分でなく、２１０質量部を超える場合には、耐摩耗性が低下し過ぎると共に転がり抵抗が大きくなり過ぎてしまう。また、可塑剤中の脂肪酸金属塩の量が１質量部未満の場合には、耐摩耗性の低減抑制効果が小さい。

本発明のゴム組成物は、前記可塑剤のうち１１〜２０質量部が脂肪酸金属塩よりなることが好ましい。

ここで、本発明のゴム組成物は、前記ゴム成分の少なくとも７０質量％が、スチレン含有率が２０〜６０質量％、好ましくは３１〜６０質量％のスチレン−ブタジエン共重合ゴムからなることが好ましい。ゴム成分の少なくとも７０質量％をスチレン含有率が２０〜６０質量％のスチレン−ブタジエン共重合ゴム（ＳＢＲ）とすることにより、加硫ゴムのモジュラスをより低減し、且つ、耐摩耗性の低下をより抑制したゴム組成物を提供することができる。ここで、ゴム成分中のＳＢＲ量が７０質量％未満の場合には、ＳＢＲの特性を十分に発揮させることができない。また、スチレン含有率が２０質量％未満の場合には、十分なモジュラス低減効果を得ることができず、６０質量％を超える場合には、転がり抵抗が大きくなり過ぎてしまう。なお、ゴム成分中のＳＢＲは、１種のＳＢＲのみからなっても良いし、スチレン含有率等が異なる複数種のＳＢＲの混合物からなっても良い。

本発明のゴム組成物は、前記スチレン−ブタジエン共重合ゴムのブタジエン部分のビニル含有率が３０〜６０質量％であることが好ましい。ブタジエン部分のビニル含有率が３０質量％未満の場合には、十分なモジュラス低減効果を得ることができず、また、６０質量％を超える場合には、転がり抵抗が大きくなり過ぎてしまうからである。

本発明のゴム組成物は、ゴム成分１００質量部に対して、カーボンブラック６０〜２００質量部を配合することが好ましい。

また、本発明のタイヤは、少なくともトレッド部を上記のゴム組成物で構成したことを特徴とする。このように、タイヤのトレッド部を上記ゴム組成物で構成することにより、耐摩耗性を大幅に低減することなく、グリップ性能の高いタイヤを得ることができる。なお、トレッド部を上記ゴム組成物で構成するタイヤとしては、特に、レーシングタイヤを含む高性能タイヤが好ましい。

本発明によれば、従来の可塑剤の一部に代えて脂肪酸金属塩を用いることにより、加硫ゴムのモジュラス低減効果を得てタイヤのトレッド部に使用した場合にグリップ性を向上させることが可能であり、且つ、耐摩耗性の低減を抑制することも可能なゴム組成物を提供することができる。また、当該ゴム組成物を用いた、耐摩耗性を大幅に低減することなくグリップ性能を向上させたタイヤを提供することができる。

本発明のタイヤの一例の断面図である。

＜ゴム組成物＞
以下に、本発明のゴム組成物を詳細に説明する。本発明に従うゴム組成物は、ゴム成分１００質量部に対して、可塑剤５０〜２１０質量部を配合したゴム組成物であって、可塑剤のうち１〜２０質量部が脂肪酸金属塩よりなることを特徴とし、加硫ゴムのモジュラス低減効果を得つつ耐摩耗性の低下を抑制したものである。

ここで、ゴム成分は、天然ゴム（ＮＲ）、合成ゴム、またはそれらを混合したものからなり、合成ゴムとしては、具体的には、スチレン−ブタジエン共重合ゴム（ＳＢＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、ポリクロロプレンゴム（ＣＲ）、イソプレン−イソブチレン共重合ゴム（ＩＩＲ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム（ＮＢＲ）およびエチレン−プロピレン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）等が挙げられる。

なお、ゴム成分は、少なくとも７０質量％が、スチレン含有率が２０〜６０質量％であって且つブタジエン部分のビニル含有率が３０〜６０質量％であるスチレン−ブタジエン共重合ゴム（ＳＢＲ）からなることが好ましい。

ゴム成分に対して配合する可塑剤としては、スピンドルオイル、アロマオイル、リキッドオイル、またはそれらの混合物等の従来の可塑剤、並びに脂肪酸金属塩が挙げられる。そして、ゴム成分１００質量部に対して５０〜２１０質量部の割合で配合される可塑剤のうち、１〜２０質量部が脂肪酸金属塩であることが好ましく、１１〜２０質量部が脂肪酸金属塩であることが更に好ましい。

ここで、脂肪酸金属塩には、飽和脂肪酸の金属塩、不飽和脂肪酸の金属塩、またはそれらの混合物を用いることができる。具体的には、脂肪酸金属塩としては、パルミチン酸、ステアリン酸、カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、アラキジン酸、ベヘニン酸、セロチン酸、モンタン酸、メリシン酸等の飽和脂肪酸の金属塩、或いは、ゾーマリン酸、ペトロセリン酸、オレイン酸、エルシン酸、鯨油酸、リノール酸、エレオステアリン酸、モロクチ酸、バリナリン酸、イワシ酸、ヒラガシラ酸、ニシン酸、リシノレイン酸、ラウロレイン酸、エライジン酸、エルカ酸、リノエライジン酸、リノレン酸、アラキドン酸等の不飽和脂肪酸の金属塩が挙げられる。そして、上述した飽和脂肪酸または不飽和脂肪酸と金属塩を形成する金属元素としては、亜鉛等が挙げられる。

また、本発明のゴム組成物には、ゴム成分１００質量部に対して、６０〜２００質量部のカーボンブラック、特にはＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦグレードのカーボンブラックを補強性充填剤として配合しても良い。また、本発明のゴム組成物には、加硫剤、加硫促進剤、充填剤、老化防止剤等の通常用いられる配合剤を適宜配合しても良い。

本発明のゴム組成物は、上記配合量で可塑剤をゴム成分に配合した以外特に制限はなく、例えば、以下のようにして製造することができる。

上記脂肪酸金属塩を含む可塑剤を、任意の充填剤（カーボンブラック等）および添加剤とともにゴム成分に配合して混練する。なお、本発明のゴム組成物の調製方法に特に制限はなく、例えば、バンバリーミキサーやロール等を用いて、ゴム成分に、可塑剤と、必要に応じて適宜選択した各種配合剤とを練り込んで調製することができる。

＜タイヤ＞
本発明のタイヤは、少なくとも一部を上記ゴム組成物で構成したことを特徴とし、それ以外は通常のタイヤと同様の製造方法を用いて製造することができる。

次に、本発明のタイヤを、図を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明のタイヤの一例の断面図である。図１に示すタイヤは、一対のビード部１及び一対のサイドウォール部２と、両サイドウォール部２に連なるトレッド部３とを有し、上記一対のビード部１間にトロイド状に延在してこれら各部１，２，３を補強するカーカス４と、該カーカス４のクラウン部のタイヤ半径方向外側に位置するベルト５とを具える。

図示例のタイヤにおいて、カーカス４は、一枚のカーカスプライからなり、上記ビード部１内に夫々配設した一対のビードコア（ワイヤ）６間にトロイド状に延在する本体部と、各ビードコア６の周りでタイヤ幅方向の内側から外側に向けて半径方向外方に巻上げた折り返し部とからなる。なお、図示例のカーカス４は、一枚のカーカスプライよりなるが、本発明のタイヤにおいては、カーカスプライの枚数は複数であってもよい。

また、図示例のタイヤにおいて、ベルト５は、二枚のベルト層からなるが、本発明のタイヤにおいて、ベルトを構成するベルト層の枚数は一枚以上であればよく、これに限られるものではない。更に、本発明のタイヤは、ベルト５のタイヤ半径方向外側に、タイヤ周方向に対し実質的に平行に配列したコードのゴム引き層からなるベルト補強層を具えてもよく、ベルト５の端部と該ベルト補強層との間に更に層間ゴムを具えることもできる。

そして、図示例のタイヤは、少なくともトレッド部３に、上述したゴム組成物を用いることを特徴とする。

なお、本発明の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。

（実施例１〜６）
表１に示す配合処方のゴム組成物を常法に従って作製した。そして、作製したゴム組成物をトレッドゴムとして使用した乗用車用タイヤ（サイズ：２２５／４０ Ｒ１８）を通常の方法で作製した。そして、作製したタイヤについて、下記の方法でグリップ性および耐摩耗性を測定・評価した。結果を表１に示す。

（実施例７〜１２）
カーボンブラックおよびアロマオイルの配合量を変更した以外は実施例１〜６と同様にして、表２に示す配合処方のゴム組成物を作製した。そして、実施例１〜６と同様にして乗用車用タイヤを作製し、グリップ性および耐摩耗性を評価した。結果を表２に示す。

（実施例１３〜１８）
カーボンブラックおよびアロマオイルの配合量を変更した以外は実施例１〜６と同様にして、表３に示す配合処方のゴム組成物を作製した。そして、実施例１〜６と同様にして乗用車用タイヤを作製し、グリップ性および耐摩耗性を評価した。結果を表３に示す。

（比較例１〜１２）
可塑剤として脂肪酸亜鉛塩を使用しなかった以外は実施例１〜１８と同様にして、表１〜３に示す配合処方のゴム組成物を作製した。そして、実施例１〜１８と同様にして乗用車用タイヤを作成し、グリップ性および耐摩耗性を評価した。結果を表１〜３に示す。

（グリップ性）
最高時速３００ｋｍ／ｈで走行可能な高性能車両に作製したタイヤを装着し、当該高性能車両をサーキットで２０周走行させてタイムを測定した。そして、計測した２０Ｌａｐの平均タイムを算出し、結果を、実施例１〜６および比較例２〜４については比較例１を、実施例７〜１２および比較例６〜８については比較例５を、実施例１３〜１８および比較例１０〜１２については比較例９を１００として指標化して５段階評価した。プラス（＋）の数値ほどタイムが早くタイヤのグリップ性が良いことを示す。

（耐摩耗性）
最高時速３００ｋｍ／ｈで走行可能な高性能車両に作製したタイヤを装着し、当該高性能車両をサーキットで２０周走行させた。そして、２０Ｌａｐ後のタイヤのトレッド部の残溝をデプスゲージで測定し、結果を、実施例１〜６および比較例２〜４については比較例１を、実施例７〜１２および比較例６〜８については比較例５を、実施例１３〜１８および比較例１０〜１２については比較例９を１００として指標化して摩耗深さを５段階評価した。プラス（＋）の数値ほど摩耗が少なくタイヤの耐摩耗性が高いことを示す。

1) スチレン−ブタジエンゴム（Ｅ−ＳＢＲ、ＪＳＲ株式会社製、１７１２）：ゴム成分１００質量部に対して３７．５質量部のアロマオイルで油展、スチレンを２３．５質量％含有
2) 東海カーボン株式会社製、シースト９Ｈ（窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）：１４２ｍ^２／ｇ、ジブチルフタレート吸油量：１３０ｍｌ／１００ｇ）
3) 三共油化工業株式会社製、Ａ／Ｏ ＭＩＸ
4) 新日本石油株式会社製、スーパーオイルＹ２２
5) ＳＡＲＴＯＭＥＲ社製、ＲＩＣＯＮ１００
6) ＳＣＨＩＬＬ＆ＳＥＩＬＡＣＨＥＲ社製、ＳＴＲＵＫＴＯＬ ＶＰ１４０５
7) ＲＨＥＩＮ ＣＨＥＭＩＥ社製、アクチブラストＰＰ
8) 精工化学株式会社製、マイクロクリスタリンワックス
9) 大内新興化学工業株式会社製、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
10) 三新化学工業株式会社製、ビス（４−メチルジベンゾチアゾリル−２）−ジスルフィド

表１〜３の実施例１〜１８および比較例１〜１２より、従来の可塑剤（スピンドルオイル、リキッドオイル等）に代えて脂肪酸亜鉛塩を配合したゴム組成物をトレッドゴムとして用いることにより、グリップ性を向上させつつ耐摩耗性の低減を抑制したタイヤを提供できることが分かった。

１ ビード部
２ サイドウォール部
３ トレッド部
４ カーカス
５ ベルト
６ ビードコア

Claims (6)

1. ゴム成分１００質量部に対して、可塑剤５０〜２１０質量部を配合したゴム組成物であって、
   前記可塑剤のうち１〜２０質量部が脂肪酸金属塩よりなることを特徴とする、ゴム組成物。
2. 前記ゴム成分の少なくとも７０質量％が、スチレン含有率が２０〜６０質量％のスチレン−ブタジエン共重合ゴムからなることを特徴とする、請求項１に記載のゴム組成物。
3. 前記可塑剤のうち１１〜２０質量部が脂肪酸金属塩よりなることを特徴とする、請求項１に記載のゴム組成物。
4. 前記スチレン−ブタジエン共重合ゴムのブタジエン部分のビニル含有率が３０〜６０質量％であることを特徴とする、請求項２に記載のゴム組成物。
5. ゴム成分１００質量部に対して、カーボンブラック６０〜２００質量部を配合したことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のゴム組成物。
6. 少なくともトレッド部を請求項１〜５の何れかに記載のゴム組成物で構成したことを特徴とする、タイヤ。

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