JP7120003B2

JP7120003B2 - タイヤ

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Publication number: JP7120003B2
Application number: JP2018517353A
Authority: JP
Inventors: 勇輝河西; 洋敏大槻
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2017-01-24
Filing date: 2017-12-28
Publication date: 2022-08-17
Anticipated expiration: 2037-12-28
Also published as: JPWO2018139165A1; EP3575359A1; US20200140661A1; CN110225941A; US11118034B2; EP3575359A4; WO2018139165A1; CN110225941B

Description

本発明は、所定のエチレン－プロピレン－スチレン共重合体を含有するゴム組成物により構成されたトレッドを有するタイヤに関する。

従来、ゴム成分中でのカーボンブラックの分散性を向上させることを目的に、カーボンブラックの粒子径や混練方法の検討がされてきた。しかしながら、充分な分散性は得られておらず、改善が求められていた。

特許文献１には、加工助剤として配合する混合樹脂の例として、エチレン－プロピレン－スチレン共重合体が挙げられているが、エチレン、プロピレンおよびスチレンの組成比については考慮されていない。

また、タイヤのトレッドを構成するトレッド用ゴム組成物には、低燃費性、グリップ性、操縦安定性などの他に、耐チッピング性（破断時抗力）にも優れることが要求される。

特開２０１４－２１８５６６号公報

本発明は、耐チッピング性に優れたゴム組成物により構成されたトレッドを有するタイヤを提供することを目的とする。

本発明は、ゴム成分１００質量部に対し、組成比がエチレン１０～６０質量％、プロピレン１０～６０質量％、スチレン５～４０質量％のエチレン－プロピレン－スチレン共重合体を１～２０質量部、カーボンブラックを３～１００質量部含有するゴム組成物により構成されたトレッドを有するタイヤに関する。

前記ゴム成分が、５～７０質量％の溶液重合スチレンブタジエンゴムを含有することが好ましい。

本発明のタイヤは、耐チッピング性に優れたゴム組成物により構成されたトレッドを有するタイヤである。

本実施形態のタイヤは、組成比がエチレン１０～６０質量％、プロピレン１０～６０質量％、スチレン５～４０質量％のエチレン－プロピレン－スチレン共重合体およびカーボンブラックを所定量含有するゴム組成物により構成されたトレッドを有する。

前記エチレン－プロピレン－スチレン共重合体は、エチレン、プロピレンおよびスチレンの共重合体であり、エチレン相とプロピレン相がゴム成分と相溶し、スチレン相がカーボンブラックと相溶するという性質を有しているため、ゴム成分、当該共重合体およびカーボンブラックを併用することで、ゴム成分中のカーボンブラックの分散性が向上するものと考えられる。

エチレン－プロピレン－スチレン共重合体中のエチレン量は、１０～６０質量％であり、２０～５０質量％がより好ましく、３０～４０質量％がさらに好ましい。エチレン量が１０質量％より少ない場合は、燃費性能が低下する傾向がある。また、６０質量％より多い場合は、グリップ性能が低下する傾向がある。

エチレン－プロピレン－スチレン共重合体中のプロピレン量は、１０～６０質量％であり、２０～５０質量％がより好ましく、３０～４０質量％がさらに好ましい。プロピレン量が１０質量％より少ない場合は、グリップ性能が低下する傾向がある。また、６０質量％より多い場合は、燃費性能が低下する傾向がある。

エチレン－プロピレン－スチレン共重合体中のスチレン量は、５～４０質量％であり、５～２５質量％がより好ましく、１０～２０質量％がさらに好ましい。スチレン量が５質量％より少ない場合は、耐チッピング性能が低下する傾向がある。また、４０質量％より多い場合は、燃費性能が低下する傾向がある。

このようなエチレン－プロピレン－スチレン共重合体としては、フローポリマー社（ＦｌｏｗＰｏｌｙｍｅｒｓＩｎｃ．）製のプロミックス４００などが挙げられる。

エチレン－プロピレン－スチレン共重合体のゴム成分１００質量部に対する含有量は、１質量部以上であり、２質量部以上がより好ましく、３質量部以上がさらに好ましい。エチレン－プロピレン－スチレン共重合体の含有量が１質量部未満の場合は、耐チッピング性能が低下する傾向がある。また、エチレン－プロピレン－スチレン共重合体の含有量は、２０質量部以下であり、１０質量部以下がより好ましく、５質量部以下がさらに好ましい。エチレン－プロピレン－スチレン共重合体の含有量が２０質量部を超える場合は、燃費性能が低下する傾向がある。

前記ゴム成分としては、特に限定されず、従来タイヤのトレッド用ゴム組成物に用いられるゴム成分を用いることができる。例えば、天然ゴムおよびポリイソプレンゴム（ＩＲ）を含むイソプレン系ゴム、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ブタジエンゴム（ＳＩＢＲ）、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）などのジエン系ゴム成分や、ブチル系ゴムが挙げられる。これらのゴム成分は、単独で用いることも、２種以上を併用することもできる。なかでも、低燃費性や耐摩耗性、耐久性、ウェットグリップ性能のバランスの観点からイソプレン系ゴム、ＳＢＲ、ＢＲを含有することが好ましく、耐チッピング性能に特に優れるという理由からイソプレン系ゴムとＳＢＲを含有することが好ましい。

前記天然ゴムとしては、天然ゴム（ＮＲ）や、エポキシ化天然ゴム（ＥＮＲ）、水素化天然ゴム（ＨＮＲ）、脱タンパク質天然ゴム（ＤＰＮＲ）、高純度天然ゴム（ＵＰＮＲ）などの改質天然ゴムなども含まれる。

イソプレン系ゴムを含有する場合のゴム成分中の含有量は、外観性能の観点から３０質量％以上が好ましく、５０質量％以上がより好ましく、７０質量％以上がさらに好ましい。また、イソプレン系ゴムの含有量は、耐チッピング性能の観点から９０質量％以下が好ましく、８５質量％以下がより好ましく、８０質量％以下がさらに好ましい。

前記ＳＢＲとしては、未変性の溶液重合ＳＢＲ（Ｓ－ＳＢＲ）、未変性の乳化重合ＳＢＲ（Ｅ－ＳＢＲ）、およびこれらの変性ＳＢＲ（変性Ｓ－ＳＢＲ、変性Ｅ－ＳＢＲ）などが挙げられる。変性ＳＢＲとしては、末端および／または主鎖が変性された変性ＳＢＲ、スズ、ケイ素化合物などでカップリングされた変性ＳＢＲ（縮合物、分岐構造を有するものなど）などが挙げられる。なかでも、低燃費性能に優れるという理由からＳ－ＳＢＲが好ましい。

ＳＢＲのスチレン含量は、グリップ性能やゴム強度の観点から５質量％以上が好ましく、１０質量％以上がより好ましく、２０質量％以上がさらに好ましい。また、ＳＢＲのスチレン含量は、低燃費性の観点から６０質量％以下が好ましく、５０質量％以下がより好ましく、４０質量％以下がさらに好ましい。なお、本明細書におけるＳＢＲのスチレン含量は、¹Ｈ－ＮＭＲ測定により算出される値である。

ＳＢＲを含有する場合のゴム成分中の含有量は、耐チッピング性能の観点から５質量％以上が好ましく、１０質量％以上がより好ましく、１５質量％以上がより好ましく、２５質量％以上がさらに好ましい。また、ＳＢＲの含有量は、耐摩耗性の観点から７０質量％以下が好ましく、５５質量％以下がより好ましく、４０質量％以下がより好ましく、３５質量％以下がより好ましく、３０質量％以下がさらに好ましい。

前記ＢＲとしては、シス含有量が９０％以上のハイシスＢＲ、末端および／または主鎖が変性された変性ＢＲ、スズ、ケイ素化合物などでカップリングされた変性ＢＲ（縮合物、分岐構造を有するものなど）などが挙げられる。これらのＢＲのなかでも、耐摩耗性に優れるという理由から、ハイシスＢＲが好ましい。

ＢＲを含有する場合のゴム成分中の含有量は、耐摩耗性の観点から１質量％以上が好ましく、５質量％以上がより好ましく、１０質量％以上がさらに好ましい。また、ＢＲの含有量は、加工性の観点から８０質量％以下が好ましく、７５質量％以下がより好ましく、７０質量％以下がさらに好ましい。

前記カーボンブラックとしては特に限定されず、ＧＰＦ、ＦＥＦ、ＨＡＦ、ＩＳＡＦ、ＳＡＦ等、タイヤ工業において一般的なものを使用でき、単独で用いても、２種以上を併用してもよい。

カーボンブラックの窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）は、耐候性や補強性の観点から８０ｍ²／ｇ以上が好ましく、９０ｍ²／ｇ以上がより好ましい。また、カーボンブラックのＮ₂ＳＡは、低燃費性、分散性、破壊特性および耐久性の観点から４００ｍ²／ｇ以下が好ましく、３００ｍ²／ｇ以下がより好ましく、２５０ｍ²／ｇ以下がより好ましく、２００ｍ²／ｇ以下がより好ましく、１５０ｍ²／ｇ以下がさらに好ましい。なお、本明細書におけるカーボンブラックのＮ₂ＳＡは、ＪＩＳＫ６２１７のＡ法に準じて測定される値である。

カーボンブラックのジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸油量は、補強性および耐久性の観点から、６０ｍｌ／１００ｇ以上が好ましく、８０ｍｌ／１００ｇ以上がより好ましい。また、カーボンブラックのＤＢＰ吸油量は、耐久性および耐疲労特性の観点から、３００ｍｌ／１００ｇ以下が好ましく、２００ｍｌ／１００ｇ以下がより好ましく、１５０ｍｌ／１００ｇ以下がさらに好ましい。

カーボンブラックを含有する場合のゴム成分１００質量部に対する含有量は、本発明の効果がより発揮できるという理由から、３質量部以上が好ましく、５質量部以上がより好ましい。また、カーボンブラックの含有量は、低燃費性や加工性の観点から１００質量部以下が好ましく、８０質量部以下がより好ましく、６０質量部以下がさらに好ましい。

本実施形態に係るゴム組成物には、前記のエチレン－プロピレン－スチレン共重合体、ゴム成分およびカーボンブラック以外にも、ゴム組成物の製造に一般に使用される配合剤、例えば、シリカ、炭酸カルシウム、クレー等のカーボンブラック以外の補強用充填剤、カップリング剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、各種老化防止剤、軟化剤、ワックス、硫黄等の加硫剤、各種加硫促進剤等を好適に含有することができる。

加硫剤としては、公知の加硫剤、例えば、硫黄、有機過酸化物、樹脂加硫剤、酸化マグネシウム等の金属酸化物などが用いられる。加硫剤は、１種を単独で用いることもでき、２種以上併用することもできる。

加硫促進剤としては、公知の加硫助剤、例えば、スルフェンアミド類、アルデヒド類、アンモニア類、アミン類、グアニジン類、チオウレア類、チアゾール類、チウラム類、ジチオカーバメイト類、キサンテート類などが用いられる。加硫促進剤は、１種を単独で用いることもでき、２種以上併用することもできる。なかでも、本実施形態では、スルフェンアミド類の加硫促進剤を好適に使用できる。

スルフェンアミド類の加硫促進剤としては、例えば、Ｎ－ｔｅｒｔ－ブチル－２－ベンゾチアゾリルスルフェンアミド（ＴＢＢＳ）、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（ＣＢＳ）、Ｎ，Ｎ－ジシクロヘキシル－２－ベンゾチアゾリルスルフェンアミド（ＤＣＢＳ）等が挙げられる。なかでも、Ｎ－ｔｅｒｔ－ブチル－２－ベンゾチアゾリルスルフェンアミドが好ましい。

老化防止剤としては、アミン・ケトン系老化防止剤、イミダゾール系老化防止剤、アミン系老化防止剤、フェノール系老化防止剤、硫黄系老化防止剤、燐系老化防止剤などが挙げられる。老化防止剤は、１種を単独で用いることもでき、２種以上併用することもできる。

前記ゴム組成物は、一般的な方法で製造できる。例えば、バンバリーミキサーやニーダー、オープンロールなどの一般的なゴム工業で使用される公知の混練機で、前記各成分のうち、加硫剤および加硫促進剤以外の成分を混練りした後、これに、加硫剤および加硫促進剤を加えてさらに混練りし、その後加硫する方法などにより製造できる。

本実施形態のゴム組成物は、耐チッピング性に優れることから、タイヤのトレッドに用いることが好ましい。

本実施形態のゴム組成物を用いたタイヤは、前記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、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、トレッドなど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。

本発明の好ましい実施形態としては、以下が挙げられる。
［１］ゴム成分１００質量部に対し、組成比がエチレン１０～６０質量％、好ましくは２０～５０質量％、より好ましくは３０～４０質量％、プロピレン１０～６０質量％、好ましくは２０～５０質量％、より好ましくは３０～４０質量％、スチレン５～４０質量％、好ましくは５～２５質量％、より好ましくは１０～２０質量％のエチレン－プロピレン－スチレン共重合体を１～２０質量部、好ましくは２～１０質量部、より好ましくは３～５質量部、カーボンブラックを３～１００質量部、好ましくは３～８０質量部、より好ましくは５～８０質量部、より好ましくは５～６０質量部含有するゴム組成物により構成されたトレッドを有するタイヤ、
［２］前記ゴム成分が、５～７０質量％、好ましくは５～５５質量％、より好ましくは１０～５５質量％、より好ましくは１０～４０質量％、より好ましくは１５～３５質量％、さらに好ましくは２５～３０質量％の溶液重合スチレンブタジエンゴムを含有する上記［１］記載のタイヤ。

実施例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明は、これらのみに限定して解釈されるものではない。

実施例および比較例で使用した各種薬品について説明する。
ＮＲ：ＴＳＲ２０
ＳＢＲ：ＪＳＲ（株）製のＳ－ＳＢＲ（活性炭素末端を有する変性Ｓ－ＳＢＲ、スチレン含量：１０質量％）
カーボンブラック：三菱化学（株）製のダイアブラックＩ（Ｎ₂ＳＡ：１１４ｍ²／ｇ、ＤＢＰ吸油量：１１４ｍｌ／１００ｇ）
共重合体１：フローポリマー社製のプロミックス４００
共重合体２：ストラクトール社製のストラクトール４０ＭＳ
共重合体３：ラインケミー社製のレノジン１４５Ａ／Ｐ
ワックス：日本精蝋（株）製のオゾエース３５５
老化防止剤：大内新興化学工業（株）製のノクラック２２４（ＴＭＱ、２，２，４－トリメチル－１，２－ジヒドロキノリン重合体）
ステアリン酸：日油（株）、ＮＯＦ社製、花王（株）製などのステアリン酸
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の酸化亜鉛２種
硫黄：日本乾溜工業（株）製のセイミサルファー（オイル１０％含有）
加硫促進剤：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＮＳ－Ｇ（ＴＢＢＳ、Ｎ－ｔｅｒｔ－ブチル－２－ベンゾチアゾリルスルフェンアミド）

実施例および比較例
表１に示す配合処方にしたがい、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１７０℃になるまで５分間混練りし、混練物を得た。さらに、得られた混練物を前記バンバリーミキサーにより、排出温度１５０℃で４分間、再度混練りした（リミル）。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、４分間、１０５℃になるまで練り込み、未加硫ゴム組成物を得た。得られた未加硫ゴム組成物を１７０℃で１２分間プレス加硫することで、試験用ゴム組成物を作製した。得られた試験用ゴム組成物について下記の評価を行った。結果を表１に示す。

破断時強度
各加硫ゴム組成物からなる３号ダンベル型試験片を用いて、ＪＩＳＫ６２５１「加硫ゴムおよび熱可塑性ゴム－引張特性の求め方」に準じて、２３℃雰囲気下にて引張試験を実施し、破断時強度（ＴＢ）（ＭＰａ）を測定した。破断時強度が高いほど耐チッピング性に優れることを示す。

表１の結果より、所定のエチレン－プロピレン－スチレン共重合体およびカーボンブラックを所定量含有するゴム組成物は耐チッピング性に優れ、本実施形態のタイヤは、耐チッピング性に優れたゴム組成物により構成されたトレッドを有するタイヤであることがわかる。

Claims

ゴム成分１００質量部に対し、組成比がエチレン１０～６０質量％、プロピレン１０～６０質量％、スチレン５～４０質量％のエチレン－プロピレン－スチレン共重合体を１～５質量部、カーボンブラックを３～１００質量部含有するゴム組成物により構成されたトレッドを有するタイヤ。
前記ゴム成分が、５～７０質量％の溶液重合スチレンブタジエンゴムを含有する請求項１記載のタイヤ。
ゴム成分１００質量部に対し、組成比がエチレン１０～６０質量％、プロピレン１０～６０質量％、スチレン５～４０質量％のエチレン－プロピレン－スチレン共重合体を１～５質量部、カーボンブラックを３～１００質量部含有するゴム組成物により構成されたトレッドを有し、
前記ゴム成分は、ゴム成分１００質量部に対し、７０質量部以上の天然ゴムと、２５質量部以上の溶液重合スチレンブタジエンゴムとを含む、タイヤ。