JP5105702B2 - タイヤ用ゴム組成物 - Google Patents
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Description
本発明は、タイヤ用ゴム組成物に関し、更に詳細には、乾燥および湿潤路面でのグリップ力を高め、耐摩耗性を向上させ、カーボンブラックのゴム中への分散性を高めたタイヤ用ゴム組成物に関する。
特開平７−２３３２８５号公報には、転がり摩擦抵抗性と共に引張強度、耐摩耗性および加工性を向上させるために、低分子量および高分子量の芳香族ビニル／共役ジエン共重合体ゴムを混練して得たブレンドゴムにカーボンブラックとシリカを併用配合したタイヤ用等のゴム組成物が開示され、また、特開平７−５３７８４号公報には、耐摩耗性およびグリップ性能に優れかつ低発熱性のタイヤトレッドゴム組成物を得るために、高分子量の変性スチレンブタジエン共重合体ゴムと低分子量の液状ポリマーとのゴム組成物に対して、ＣＴＡＢが７０〜１６０ｍ2／ｇ、２４Ｍ４ＤＢＰ吸油量が１１０〜１４０ｍｌ／１００ｇで、ΔＤｓｔ／Ｄｓｔ＝０.６０〜０.９０の特性を有するカーボンブラックを配合することが提案されている。しかしながら、これら先行技術のゴム組成物によっても、未だ、乾燥および湿潤路面でのグリップ力、耐摩耗性やカーボンブラックの分散性において不十分な場合があり、更なる改良が望まれていた。
本発明では、低分子量および高分子量の芳香族ビニル／共役ジエン共重合体ゴムのブレンドゴムとして湿式プリブレンドゴムを用い、更にこれと特定のカーボンブラックとを組み合わせ配合することによって、乾燥および湿潤路面でのグリップ力の増加を図り、かつ耐摩耗性並びにカーボンブラックの分散性の向上を図ったタイヤ用ゴム組成物を提供することを目的とする。
本発明によれば、（１）（Ａ）（ａ）芳香族ビニル単量体単位を１０〜６０重量％含み、共役ジエン単量体単位部分のビニル結合量が４０〜９０％、重量平均分子量が５０００〜１０００００で、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が５．０以下の芳香族ビニル単量体と共役ジエン単量体との共重合体ゴムと、（ｂ）芳香族ビニル単量体単位を１０〜５０重量％含み、共役ジエン単量体単位部分のビニル結合量が４０〜９０％、重量平均分子量が７０００００〜２００００００で、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が５．０以下の芳香族ビニル単量体と共役ジエン単量体との共重合体ゴム、からなる湿式プリブレンドゴム１０〜５０重量部、（Ｂ）芳香族ビニル単量体単位を１０〜６０重量％含み、共役ジエン単量体単位部分のビニル結合量が２０〜６０％、重量平均分子量が７０００００〜２００００００で、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が１．２〜２．２の芳香族ビニル単量体と共役ジエン単量体との共重合体ゴム５０〜９０重量部および（Ｃ）天然ゴムまたは他の共役ジエン系ゴム０〜２５重量部から構成され、前記ゴム（ｂ），（Ｂ）および（Ｃ）の合計量が１００重量部であるゴム成分、および（２）ＣＴＡＢ吸着比表面積が１２０〜１６０ｍ2／ｇ、圧縮ＤＢＰ吸油量（２４Ｍ４ＤＢＰ）が１００〜１３０ｍｌ／１００ｇ、アグリゲート分布（ΔＤｓｔ／Ｄｓｔ）が０.４〜０.７のカーボンブラック５０〜１２０重量部を配合してなるタイヤ用ゴム組成物が提供される。
本発明では、低分子量と高分子量の芳香族ビニル／共役ジエン共重合体ゴムの湿式プリブレンドゴムを用いることによってグリップ性能と加工性が改良され、また、これに高分子量の芳香族ビニル／共役ジエン共重合体ゴムを併用することによって耐摩耗性と凝着グリップ力が高められ、更に、特定のカーボンブラックを組み合わせ配合することによってグリップ力が向上し、かつタレやブロー抵抗の高いゴム組成物とすることによって、ハイグリップなタイヤ用ゴム組成物が得られることを見出したものである。
本発明のタイヤ用ゴム組成物に用いられるゴム成分（１）としては、（Ａ）（ａ）芳香族ビニル単量体単位を１０〜６０重量％含み、共役ジエン単量体単位部分のビニル結合量が４０〜９０％、重量平均分子量が５０００〜１０００００で、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が５．０以下の芳香族ビニル単量体と共役ジエン単量体との共重合体ゴムと（ｂ）芳香族ビニル単量体単位を１０〜５０重量％含み、共役ジエン単量体単位部分のビニル結合量が４０〜９０％、重量平均分子量が７０００００〜２００００００で、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が５．０以下の芳香族ビニル単量体と共役ジエン単量体との共重合体ゴム、からなる湿式プリブレンドゴム１０〜５０重量部、（Ｂ）芳香族ビニル単量体単位を１０〜６０重量％含み、共役ジエン単量体単位部分のビニル結合量が２０〜６０％、重量平均分子量が７０００００〜２００００００で、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が１．２〜２．２の芳香族ビニル単量体と共役ジエン単量体との共重合体ゴム５０〜９０重量部および（Ｃ）天然ゴムまたは他の共役ジエン系ゴム０〜２５重量部から構成され、前記ゴム（ｂ），（Ｂ）および（Ｃ）の合計量が１００重量部であるゴム成分が使用される。
上記（Ａ）の湿式プリブレンドゴムにおける（ａ）の低分子量芳香族ビニル／共役ジエン共重合体ゴムと（ｂ）の高分子量芳香族ビニル／共役ジエン共重合体ゴムの分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が５．０を超えるとそれぞれの共重合体ゴムの製造が困難となる。また、（Ｂ）の高分子量芳香族ビニル／共役ジエン共重合体ゴムの分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が１．２未満であるとタイヤ用ゴム組成物の耐摩耗性が悪くなり、逆に２．２を超えるとグリップ性が不十分となるので好ましくない。
上記（Ａ）の湿式プリブレンドゴムにおける（ａ）の低分子量芳香族ビニル／共役ジエン共重合体ゴムと（ｂ）の高分子量芳香族ビニル／共役ジエン共重合体ゴムとの混合比（重量比）は、（ａ）：（ｂ）＝５〜３０：９５〜７０とすることがタイヤ用ゴム組成物の加工性およびドライ／ウェットグリップ特性のバランスを良好にするために好ましい。また、当該ゴム成分（１）中における（Ａ）の湿式プリブレンドゴムの配合量は、１０〜５０重量部である。この配合量が１０重量部未満ではグリップ力の向上効果が少なく、５０重量部を超えると加工性が悪化する。但し、本発明では、上記（Ａ）の湿式プリブレンドゴムにおける（ａ）の低分子量芳香族ビニル／共役ジエン共重合体ゴムの重量は、ゴム成分の重量としては取り扱わない。
当該（Ａ）の湿式プリブレンドゴムは、（ａ）の低分子量芳香族ビニル／共役ジエン共重合体溶液と（ｂ）の高分子量芳香族ビニル／共役ジエン共重合体溶液とを、溶液状態のままブレンドし、均一に混合した後、溶剤を除くことにより、容易に得ることができる。このような湿式プリブレンドゴムは、低分子量と高分子量の芳香族ビニル／共役ジエン共重合体ゴムをドライの状態でブレンドする乾式プリブレンドゴムに比べ、低分子量ゴムやカーボンブラック等のフィラーの分散状態がよく、グリップの向上効果に優れる。なお、湿式プリブレンドゴムを得るための溶剤は、芳香族ビニル／共役ジエン共重合体を溶解できるものであれば特に限定されないが、例えばシクロヘキサンが挙げられる。
ゴム成分（１）における（Ｂ）の高分子量芳香族ビニル／共役ジエン共重合体ゴムの配合量は、５０〜９０重量部である。この配合量が５０重量部未満ではタイヤ用ゴム組成物の耐摩耗性が不充分となり、また９０重量部を超えると充填剤の分散性が悪く、グリップ力の向上効果がみられない。
ゴム成分（１）における（Ｃ）の天然ゴムまたは他の共役ジエン系ゴムの配合量は０〜２５重量部である。当該（Ｃ）のゴムは必ずしも配合されることを要しないが、この配合量が２５重量部を超えるとタイヤ用ゴム組成物のグリップ特性が悪化するので好ましくない。この配合成分の他の共役ジエン系ゴムとしては、例えば、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、各種ブタジエンゴム（ＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム（ＮＢＲ）またはブチルゴム（ＩＩＲ）などが挙げられる。
本発明のタイヤ用ゴム組成物に用いられるカーボンブラック（２）としては、ＣＴＡＢ吸着比表面積（ＣＴＡＢ）が１２０〜１６０ｍ2／ｇ、圧縮ＤＢＰ吸油量（２４Ｍ４ＤＢＰ）が１００〜１３０ｍｌ／１００ｇ、アグリゲート分布（ΔＤｓｔ／Ｄｓｔ）が０.４〜０.７の特性を有するカーボンブラックが、５０〜１２０重量部の配合量で使用される。本発明では、前記特定のゴム組成物に対して上記の特性を有するカーボンブラックを所定量配合することで、優れたグリップ性能と高度の耐摩耗性を具備したゴム組成物が得られる。
本発明に係るタイヤ用ゴム組成物には、前記した成分に加えて、加硫／架橋剤、加硫／架橋促進剤、各種オイル、老化防止剤、シリカ等の充填剤、可塑化剤、軟化剤、その他タイヤ用に一般に配合されている各種配合剤を配合することができ、その配合量も、本発明の目的に反しない限り、従来の一般的な配合量とすることができる。
以下、実施例および比較例によって本発明を更に詳しく説明するが、本発明の技術的範囲をこれらの実施例に限定するものでないことは言うまでもない。
湿式プリブレンドゴム（ＳＢＲ−４）の調製
スチレン単量体単位を２５重量％含み、ブタジエン部分のビニル結合量６３％、重量平均分子量９０万、Ｍｗ／Ｍｎ＝１．６の高分子量スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）のシクロヘキサン溶液を製造し、別途製造したスチレン単量体単位を４５重量％含み、ブタジエン部分のビニル結合量５５％、重量平均分子量３万、Ｍｗ／Ｍｎ＝１．１の低分子量ＳＢＲのシクロヘキサン溶液をブレンドして、均一化した。次いで、溶剤を除いて固形の湿式プリプレンドゴムＳＢＲ−４を得た。
スチレン単量体単位を２５重量％含み、ブタジエン部分のビニル結合量６３％、重量平均分子量９０万、Ｍｗ／Ｍｎ＝１．６の高分子量スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）のシクロヘキサン溶液を製造し、別途製造したスチレン単量体単位を４５重量％含み、ブタジエン部分のビニル結合量５５％、重量平均分子量３万、Ｍｗ／Ｍｎ＝１．１の低分子量ＳＢＲのシクロヘキサン溶液をブレンドして、均一化した。次いで、溶剤を除いて固形の湿式プリプレンドゴムＳＢＲ−４を得た。
乾式プリブレンドゴム（ＳＢＲ−５）の調製
スチレン単量体単位を２５重量％含み、ブタジエン部分のビニル結合量６３％、重量平均分子量９０万、Ｍｗ／Ｍｎ＝１．６の高分子量ＳＢＲを製造し、別途製造したスチレン単量体単位を４５重量％含み、ブタジエン部分のビニル結合量５５％、重量平均分子量３万、Ｍｗ／Ｍｎ＝１．１の低分子量ＳＢＲを密閉型ミキサーで混練して乾式プリプレンドゴムＳＢＲ−５を得た。
スチレン単量体単位を２５重量％含み、ブタジエン部分のビニル結合量６３％、重量平均分子量９０万、Ｍｗ／Ｍｎ＝１．６の高分子量ＳＢＲを製造し、別途製造したスチレン単量体単位を４５重量％含み、ブタジエン部分のビニル結合量５５％、重量平均分子量３万、Ｍｗ／Ｍｎ＝１．１の低分子量ＳＢＲを密閉型ミキサーで混練して乾式プリプレンドゴムＳＢＲ−５を得た。
試験サンプルの作製
以下の表１に示す配合における加硫促進剤と硫黄を除く成分を１.８Ｌの密閉型ミキサーで５分間混練し、１６０℃に達したときに放出したマスターバッチに加硫促進剤と硫黄を８インチのオープンロールで混練してゴム組成物を得た。次いで、このゴム組成物を１５ｃｍ×１５ｃｍ×０.２ｃｍの金型中で１６０℃、２０分間プレス加硫して目的とする試験片（ゴムシート）を作製し、以下の物性試験に供した。
以下の表１に示す配合における加硫促進剤と硫黄を除く成分を１.８Ｌの密閉型ミキサーで５分間混練し、１６０℃に達したときに放出したマスターバッチに加硫促進剤と硫黄を８インチのオープンロールで混練してゴム組成物を得た。次いで、このゴム組成物を１５ｃｍ×１５ｃｍ×０.２ｃｍの金型中で１６０℃、２０分間プレス加硫して目的とする試験片（ゴムシート）を作製し、以下の物性試験に供した。
試験方法
１） ３００％モジュラス： ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠して測定した。
２） 破断強度、破断伸び： ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠して測定した。
３） 耐摩耗性： ランボーン摩耗試験機（岩本製作所製）を用いて、温度２０℃、スリップ率５０％の条件下で摩耗減量を測定し、比較例１を１００として指数表示した。数値が大なる程、耐摩耗性が良好であることを示す。
４） カーボンブラック分散性： ゴムサンプルの断面に光を当て、その反射光より表面の凹凸を測定して、カーボンブラックの分散度を測定した。カーボンブラックの分散を３段階に分け、３：良、２：普通、1：悪とした。
１） ３００％モジュラス： ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠して測定した。
２） 破断強度、破断伸び： ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠して測定した。
３） 耐摩耗性： ランボーン摩耗試験機（岩本製作所製）を用いて、温度２０℃、スリップ率５０％の条件下で摩耗減量を測定し、比較例１を１００として指数表示した。数値が大なる程、耐摩耗性が良好であることを示す。
４） カーボンブラック分散性： ゴムサンプルの断面に光を当て、その反射光より表面の凹凸を測定して、カーボンブラックの分散度を測定した。カーボンブラックの分散を３段階に分け、３：良、２：普通、1：悪とした。
試験タイヤの作製
本件実施例および比較例におけるゴム組成物は、キャップトレッドとして押出し、２２５／５５Ｒ１６サイズの試験タイヤを作製して、タイヤ性能試験に供した。
本件実施例および比較例におけるゴム組成物は、キャップトレッドとして押出し、２２５／５５Ｒ１６サイズの試験タイヤを作製して、タイヤ性能試験に供した。
タイヤ性能試験法
所定のタイヤを装着した試験車を用いて、ドライ操縦安定性およびウエット操縦安定性についてテストドライバーによる感応評価を行った。評価結果は、基準のタイヤよりも特に優れるものを◎、優れるものを○、同等のものを△、劣るものを×とした。
所定のタイヤを装着した試験車を用いて、ドライ操縦安定性およびウエット操縦安定性についてテストドライバーによる感応評価を行った。評価結果は、基準のタイヤよりも特に優れるものを◎、優れるものを○、同等のものを△、劣るものを×とした。
実施例１〜５および比較例１〜７
結果を表１に示す。
結果を表１に示す。
以上の結果によると、本発明のタイヤ用ゴム組成物では、ドライおよびウェットグリップ性能に優れ、耐摩耗性が良好であり、カーボンブラックの分散性も良いことが判る。
Claims (1)
- （１）（Ａ）（ａ）芳香族ビニル単量体単位を１０〜６０重量％含み、共役ジエン単量体単位部分のビニル結合量が４０〜９０％、重量平均分子量が５０００〜１０００００で、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が５．０以下の芳香族ビニル単量体と共役ジエン単量体との共重合体ゴムと、（ｂ）芳香族ビニル単量体単位を１０〜５０重量％含み、共役ジエン単量体単位部分のビニル結合量が４０〜９０％、重量平均分子量が７０００００〜２００００００で、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が５．０以下の芳香族ビニル単量体と共役ジエン単量体との共重合体ゴムからなり、（ａ）の共重合体ゴムと（ｂ）の共重合体ゴムとの混合比（重量比）を（ａ）：（ｂ）＝５〜３０：９５〜７０とした湿式プリブレンドゴム１０〜５０重量部、（Ｂ）芳香族ビニル単量体単位を１０〜６０重量％含み、共役ジエン単量体単位部分のビニル結合量が２０〜６０％、重量平均分子量が７０００００〜２００００００で、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が１．２〜２．２の芳香族ビニル単量体と共役ジエン単量体との共重合体ゴム５０〜９０重量部および（Ｃ）天然ゴムまたは他の共役ジエン系ゴム０〜２５重量部から構成され、前記ゴム（ｂ），（Ｂ）および（Ｃ）の合計量が１００重量部であるゴム成分、および
（２）ＣＴＡＢ吸着比表面積が１２０〜１６０ｍ2／ｇ、圧縮ＤＢＰ吸油量（２４Ｍ４ＤＢＰ）が１００〜１３０ｍｌ／１００ｇ、アグリゲート分布（ΔＤｓｔ／Ｄｓｔ）が０.４〜０.７のカーボンブラック５０〜１２０重量部を配合してなるタイヤ用ゴム組成物。
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