JP4405932B2

JP4405932B2 - ゴム組成物およびそれからなるトレッドを有する競技用タイヤ

Info

Publication number: JP4405932B2
Application number: JP2005047364A
Authority: JP
Inventors: 鉄也國澤; 俊朗松尾
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2005-02-23
Filing date: 2005-02-23
Publication date: 2010-01-27
Anticipated expiration: 2025-02-23
Also published as: EP1695998B1; US7235599B2; JP2006232922A; CN1824694A; US20060189746A1; EP1695998A1

Description

本発明は、ゴム組成物およびそれからなるトレッドを有する競技用タイヤに関する。

舗装道路向け競技用（レース用）タイヤは、走行時のトレッドのゴム温度がしばしば１００℃以上となるため、非常に強い刺激を受ける。それにより、タイヤの摩耗が進行し、タイヤのグリップ（グリップ性能）が低下する原因となる。それゆえ、グリップをより持続させるために、高温におけるトレッドゴムの強度（耐久性）を向上させる必要がある。

耐久性を向上させる方法としては、補強用充填剤であるカーボンブラックを多く用いることが一般的に知られている。しかし、カーボンブラックを多量に用いるとゴムの硬度が硬くなりすぎ、グリップ性能が低下し、さらに未加硫ゴムの粘度の上昇を引き起こすため加工性に問題が残る。

また、特許文献１には、溶液重合スチレンブタジエンゴムおよびカーボンブラックを含有するトレッドゴム組成物が開示されているが、該トレッドゴム組成物から得られたトレッドゴムの強度およびグリップ性能が充分ではないという問題があった。

特開平７−１７９６６９号公報

本発明は、グリップ性能、加工性および高温でのゴム強度を高度にバランスよく向上させた競技用タイヤ、および競技用タイヤのトレッドを製造しうるゴム組成物を提供することを目的とする。

本発明は、以下の式
（ビニル量）≧１００−２×（スチレン量）
を満たす溶液重合スチレンブタジエンゴムからなるゴム成分１００質量部に対して、
チッ素吸着比表面積が１００〜３００ｍ²／ｇであるカーボンブラックを７０〜１５０質量部、軟化剤を３０〜１７０質量部、および一般式（１）
−（Ｒ−Ｓ_x）_n− （１）
（式中、Ｒは

ｘは３〜６の整数、ｎは１０〜４００の整数であり、ｍは２〜５の整数を表わす）を満足する化合物を１〜３０質量部含有するゴム組成物に関する。

また、本発明は、前記ゴム組成物からなるトレッドを有する競技用タイヤに関する。

本発明によれば、特定の溶液重合スチレンブタジエンゴム、カーボンブラック、軟化剤および加硫剤を含むことにより、グリップ性能、加工性および高温でのゴム強度を高度にバランスよく向上させた競技用タイヤ、および競技用タイヤのトレッドを製造しうるゴム組成物を提供することができる。

本発明のゴム組成物は、ゴム成分、カーボンブラック、軟化剤、および一般式（１）
−（Ｒ−Ｓ_x）_n− （１）
（式中、Ｒは

ｘは３〜６の整数、ｎは１０〜４００の整数であり、ｍは２〜５の整数を表わす）
を満足する化合物（以下、化合物１）からなる。

ゴム成分は、溶液重合スチレンブタジエンゴム（以下、Ｓ−ＳＢＲ）からなる。ＳＢＲとしてはほかに乳化重合ＳＢＲ（以下、Ｅ−ＳＢＲ）が知られているが、Ｅ−ＳＢＲは、グリップ持続性がＳ−ＳＢＲより劣る点、また、非常に高温の条件（１５０℃前後）において、ブロー性能（ゴムが発泡して強度が低下する）がＳ−ＳＢＲより劣るという問題が生じるため、本発明のゴム成分にはＳ−ＳＢＲを用いることが好ましい。

Ｓ−ＳＢＲのスチレン量は２５〜４５％であることが好ましい。スチレン量が２５％未満では、グリップ性能が低下するため競技用タイヤとして適していない傾向があり、４５％をこえると、耐摩耗性能が悪化する傾向がある。なお、スチレン量は、Ｈ−ＮＭＲ測定をすることにより算出される。

Ｓ−ＳＢＲのビニル量は３０〜７５％であることが好ましい。ビニル量が３０％未満では、グリップ性能が低下する傾向があり、７５％をこえると、低温においてゴムが硬化しすぎるためグリップ性能が低下する傾向がある。なお、Ｓ−ＳＢＲのビニル量とは、ブタジエン部のビニル量のことを示し、Ｈ−ＮＭＲ測定をすることにより算出される。

Ｓ−ＳＢＲは、以下の式を満たすことが好ましい。
（ビニル量）≧１００−２×（スチレン量）

Ｓ−ＳＢＲが前記式を満たさない場合、グリップ性能が充分に得られない傾向がある。

Ｓ−ＳＢＲの含有率は、ゴム成分中に９０質量％以上であることが好ましく、９５質量％以上であることがより好ましい。含有率が９０質量％未満では、競技用タイヤとして使用するほど充分なグリップ性能が得られない傾向がある。また、Ｓ−ＳＢＲの含有率は１００質量％であることがもっとも好ましい。

ゴム成分としては、ほかにＮＲ、ＢＲなどのジエン系ゴムをＳ−ＳＢＲとともに含有させることができる。

カーボンブラックのチッ素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）は１００ｍ²／ｇ以上、好ましくは１２５ｍ²／ｇ以上である。Ｎ₂ＳＡが１００ｍ²／ｇ未満では、グリップ性能および耐摩耗性が劣る。また、カーボンブラックのＮ₂ＳＡは３００ｍ²／ｇ以下、好ましくは２９０ｍ²／ｇ以下である。Ｎ₂ＳＡが３００ｍ²／ｇをこえると、混練り中のゴムにおいて粘度が上昇しすぎるため加工性に問題がある。

カーボンブラックの含有量は、ゴム成分１００質量部に対して７０質量部以上、好ましくは８０質量部以上である。含有量が７０質量部未満では、グリップが低下し、耐摩耗性が悪化するため好ましくない。また、カーボンブラックの含有量は、ゴム成分１００質量部に対して１５０質量部以下、好ましくは１４５質量部以下である。含有量が１５０質量部をこえると、ゴムが硬くなりすぎ、グリップの低下や加工性の点で良好ではない。

軟化剤としては、プロセスオイルなど、ゴム工業において一般的に使用される軟化剤があげられる。

軟化剤の含有量は、ゴム成分１００質量部に対して３０質量部以上、好ましくは４０質量部以上である。含有量が３０質量部未満では、ゴムが硬くなりすぎてグリップ性能が劣る。また、軟化剤の含有量は、ゴム成分１００質量部に対して１７０質量部以下、好ましくは１６０質量部以下である。含有量が１７０質量部をこえると、ゴムが軟化しすぎるため、耐摩耗性が劣る。なお、ゴム成分中にオイルを含有するもの（例えば、旭化成（株）製のＴ４３５０など）を使用する場合、軟化剤の含有量は、ゴム成分中のオイルの含有量を含めた量とする。

本発明で使用する化合物１は、一般式（１）
−（Ｒ−Ｓ_x）_n− （１）
（式中、Ｒは

ｘは３〜６の整数、ｎは１０〜４００の整数であり、ｍは２〜５の整数を表わす）
を満足する。本発明において、化合物１は加硫剤として用いられ、一般的な加硫剤である硫黄のかわりに使用されることが好ましい。

一般式（１）中、ｘは３〜６の整数、好ましくは３〜５の整数である。ｘが３未満では、加硫が遅延され、ｎが６をこえると、ゴム組成物の製造が困難となる。

一般式（１）中、ｎは１０〜４００の整数、好ましくは１０〜３００の整数である。ｎが１０未満では、化合物１が揮発しやすく取り扱いが困難になり、ｎが４００をこえると、ゴムとの相溶性が悪化する。

一般式（１）中、ｍは２〜５の整数、好ましくは２〜４の整数、さらに好ましくは２〜３の整数である。ｍが２未満では、得られたゴム組成物の屈曲性能が低下する傾向があり、ｍが５をこえると、ゴム組成物の充分な硬度が獲られない傾向がある。

化合物１の含有量は、ゴム成分１００質量部に対して１質量部以上、好ましくは１．５質量部以上である。含有量が１質量部未満では、充分なグリップ性能およびゴム強度が得られない。また、化合物１の含有量は、ゴム成分１００質量部に対して３０質量部以下、好ましくは２５質量部以下である。含有量が３０質量部をこえると、グリップ性能が低下し、充分なゴム強度が得られない。

化合物１を本発明のゴム組成物に配合することで、以下のような架橋ユニットをゴムに導入することができ、加硫速度およびスコーチに影響を与えることなく、リバージョンを大幅に抑制することができる。また、一般の硫黄架橋では充分に得られないゴム組成物の耐熱性や、動的なストレスに対する耐性を得ることが可能である。さらに、ブルームしにくいため、外見上においても良好なゴム組成物を得ることができる。

化合物１は、ゴム組成物の製造において、８０〜１３０℃の温度条件下で添加され、混練りされることが好ましい。８０℃未満では、充分な混練りがなされず、また、１３０℃をこえると、加硫が開始されてしまうため、充分な混練りがなされないという問題が生じる。

本発明のゴム組成物には、前記ゴム成分、カーボンブラック、軟化剤および化合物１のほかに、必要に応じて、シリカ、クレーのような補強用充填剤、ワックス、老化防止剤、ステアリン酸、酸化亜鉛、硫黄、加硫促進剤などを配合することができる。

本発明の競技用タイヤは、前記ゴム組成物からなるトレッドを有することが好ましい。競技用タイヤとしては、具体的に競技用二輪車および競技用四輪車などの車体に装着されるタイヤをいう。該トレッドは、前記ゴム組成物を、所定の形状に成形、加硫することにより作製される。

実施例にもとづいて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。

実施例において使用した各種薬品について、以下に記載する。
Ｓ−ＳＢＲ：旭化成（株）製のＴ４３５０（ポリマー分１００質量部に対してプロセスオイルを５０質量部含有、ビニル量４０％、スチレン量３９％）
カーボンブラック：昭和キャボット（株）製のＮ１１０（Ｎ₂ＳＡ：１３０ｍ²／ｇ）
プロセスオイル：出光興産（株）製のダイアナプロセスＰＳ３２
ワックス：大内新興化学工業（株）製のサンノックワックス
老化防止剤：フレキシス社製のサントフレックス１３
ステアリン酸：日本油脂（株）製の桐
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の酸化亜鉛２号
硫黄：軽井沢精錬所製の硫黄
化合物１：川口化学工業（株）製の２ＯＳ４Ｐｏｌｙｍｅｒ（ｍ＝２、ｘ＝４、ｎ＝２００）

加硫促進剤：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＮＳ

実施例１〜４および比較例１〜３
（株）神戸製鋼所製１．７Ｌバンバリーを用いて、硫黄、化合物１および加硫促進剤をのぞく前記各種薬品を表１に示す配合内容にて１５０℃で５分間混練りした。得られた混練り物に硫黄、化合物１および加硫促進剤を加えて、二軸ローラーにて１０５℃で３分間練り込んだ混合物を１７５℃において１５分間加硫することでゴム組成物を得た。得られたゴム組成物を用いて以下の試験を行なった。

（引張り試験）
１００℃にて３号ダンベル状に成形した前記ゴム組成物を用い、ＪＩＳ−Ｋ６２５１に準じて、引張り試験を実施した。破断強度（ＭＰａ）および破断時伸び（％）は、それぞれ値が高いほど好ましいことを示す。

（グリップ性能）
実施例１〜４および比較例１〜３のゴム組成物からなるトレッドを有する二輪リア用タイヤ（タイヤサイズ１８０／５５ＺＲ１７）を常法で作製した。そして、該タイヤを装着したレース用車両を用い、サーキットにて官能試験を実施した。比較例１を６点としてそれぞれ相対評価した。点数が高いほど、グリップ性能が良好である。

測定結果を表１に示す。

実施例１〜４では、ゴム強度とグリップ性能がバランスよく向上している。

一方、比較例２では、ゴム強度およびグリップ性能がほとんど向上していない。

また、比較例３では、破断強度が大きくなるが、破断伸びが不充分であり、さらにグリップ性能も低下している。

Claims

スチレン量が２５〜４５％、ビニル量が３０〜７５％である
溶液重合スチレンブタジエンゴムの含有率が１００質量％であるゴム成分１００質量部に対して、
チッ素吸着比表面積が１００〜３００ｍ²／ｇであるカーボンブラックを７０〜１５０質量部、
軟化剤を３０〜１７０質量部、および
一般式（１）
−（Ｒ−Ｓ_x）_n− （１）
（式中、Ｒは

ｘは３〜６の整数、ｎは１０〜４００の整数であり、ｍは２〜５の整数を表わす）
を満足する化合物を１〜３０質量部含有するゴム組成物。
請求項１記載のゴム組成物からなるトレッドを有する競技用タイヤ。