WO2016088811A1 - タイヤトレッド用ゴム組成物 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a rubber composition for a tire tread in which processability, grip performance and wear resistance are improved from the conventional level.
  • Patent Document 1 improves the dispersibility of silica by blending silica into a diene rubber in which emulsion-polymerized styrene-butadiene rubber, terminal-modified solution-polymerized styrene-butadiene rubber and natural rubber are blended in a limited weight ratio, A rubber composition that is excellent in low heat build-up, wear resistance and wet grip is proposed.
  • the level of demand that consumers expect to improve grip performance and wear resistance is higher, and it is also important to improve workability in order to stably manufacture high-quality pneumatic tires. There has been a demand for further improvement.
  • An object of the present invention is to provide a rubber composition for a tire tread in which processability, grip performance and wear resistance are improved to a level higher than that of the conventional level.
  • the rubber composition for a tire tread of the present invention that achieves the above object is emulsified with 10-30% by weight of a solution-polymerized styrene butadiene rubber having a natural rubber content of 10-30% by weight and a styrene unit content of 30-40% by weight.
  • the rubber composition for a tire tread of the present invention contains 10-30 wt% of natural rubber, 10-30 wt% of solution-polymerized styrene butadiene rubber having a high styrene unit content, and 80-40 wt% of emulsion-polymerized styrene butadiene rubber.
  • the ratio (W oil / W NR ) of the total amount W oil of the modified terpene resin and oil component to the weight W NR of natural rubber is set to 3.0 to 4.0, so that the workability, grip performance and wear resistance have been improved. It can be improved beyond the level.
  • the CTAB specific surface area of silica is preferably 180 to 250 m 2 / g. Further, the total amount of silica and carbon black is preferably more than 140 parts by weight and 200 parts by weight or less.
  • the pneumatic tire using the rubber composition for a tire tread of the present invention has improved grip performance and wear resistance as compared with the conventional level, and this high-quality pneumatic tire can be manufactured stably.
  • FIG. 1 is a partial cross-sectional view in the tire meridian direction showing an example of an embodiment of a pneumatic tire using the tire tread rubber composition of the present invention.
  • FIG. 1 shows an example of an embodiment of a pneumatic tire using a rubber composition for a tire tread.
  • the pneumatic tire includes a tread portion 1, a sidewall portion 2, and a bead portion 3.
  • the pneumatic tire has two carcass layers 4 in which reinforcing cords extending in the tire radial direction are arranged between the left and right bead portions 3 at predetermined intervals in the tire circumferential direction and embedded in a rubber layer.
  • the both ends are folded back from the inner side in the tire axial direction so as to sandwich the bead filler 6 around the bead core 5 embedded in the bead part 3.
  • An inner liner layer 7 is disposed inside the carcass layer 4.
  • a belt cover layer 9 is disposed on the outer peripheral side of the belt layer 8.
  • a tread portion 1 is formed of a tread rubber layer 12 on the outer peripheral side of the belt cover layer 9.
  • the tread rubber layer 12 is preferably composed of the rubber composition for a tire tread of the present application.
  • a side rubber layer 13 is disposed outside the carcass layer 4 of each sidewall portion 2, and a rim cushion rubber layer 14 is provided outside the folded portion of the carcass layer 4 of each bead portion 3.
  • the rubber component is a diene rubber, and is a natural rubber, a solution-polymerized styrene butadiene rubber (hereinafter referred to as “S-SBR”) and an emulsion-polymerized styrene butadiene rubber (hereinafter referred to as “E”).
  • S-SBR solution-polymerized styrene butadiene rubber
  • E emulsion-polymerized styrene butadiene rubber
  • 10 to 30% by weight of natural rubber is contained in 100% by weight of diene rubber.
  • the wear resistance can be greatly improved and the grip performance can be improved. If the content of the natural rubber is less than 10% by weight, the effect of improving the wear resistance cannot be sufficiently obtained. On the other hand, when the content of natural rubber exceeds 30% by weight, the dry grip performance deteriorates.
  • the content of natural rubber is preferably 10 to 20% by weight, more preferably 15 to 20% by weight.
  • S-SBR has a styrene unit content of 30 to 40% by weight, preferably 32 to 38% by weight.
  • the rubber composition has insufficient rigidity and strength, and the wear resistance and wet grip performance cannot be sufficiently improved. If the styrene unit content of S-SBR exceeds 40% by weight, fuel efficiency is deteriorated.
  • the styrene unit content of S-SBR is measured by infrared spectroscopic analysis (Hampton method).
  • S-SBR 10 to 30% by weight of S-SBR is contained in 100% by weight of the diene rubber. If the S-SBR content is less than 10% by weight, the fuel efficiency is deteriorated. When the S-SBR content exceeds 30% by weight, the dry grip performance is deteriorated.
  • the content of S-SBR is preferably 15 to 30% by weight, more preferably 20 to 30% by weight.
  • the tire tread rubber composition of the present invention contains 80 to 40% by weight of E-SBR in 100% by weight of diene rubber.
  • E-SBR is less than 40% by weight, the wet grip performance is deteriorated. If the content of E-SBR exceeds 80% by weight, fuel efficiency is deteriorated.
  • the content of E-SBR is preferably 50 to 70% by weight, more preferably 50 to 60% by weight.
  • the rubber composition for a tire tread of the present invention can improve wet grip performance by blending an aromatic modified terpene resin.
  • aromatic modified terpene resin include terpene resins obtained by polymerizing terpenes such as ⁇ -pinene, ⁇ -pinene, dipentene, and limonene and aromatic compounds such as styrene, phenol, ⁇ -methylstyrene, and vinyltoluene.
  • the compounding amount of the aromatic modified terpene resin is 1 to 25 parts by weight, preferably 10 to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the diene rubber.
  • the blending amount of the aromatic modified terpene resin is less than 1 part by weight, the wet grip performance cannot be sufficiently increased. If the blending amount of the aromatic modified terpene resin exceeds 25 parts by weight, the fuel efficiency is deteriorated.
  • the rubber composition for a tire tread of the present invention can improve wet grip performance by blending silica.
  • the amount of silica is 80 to 150 parts by weight, preferably 100 to 150 parts by weight, per 100 parts by weight of the diene rubber.
  • the amount of silica is less than 80 parts by weight, the wet grip performance cannot be sufficiently increased.
  • the amount of silica exceeds 150 parts by weight, the fuel efficiency is deteriorated.
  • the CTAB specific surface area of silica is preferably 180 to 250 m 2 / g, more preferably 200 to 230 m 2 / g.
  • the CTAB specific surface area of silica is less than 180 m 2 / g, the wet grip performance is lowered. If the CTAB specific surface area of silica exceeds 250 m 2 / g, the fuel efficiency is deteriorated. Note that the CTAB specific surface area of silica is determined according to JIS K6217-3: 2001.
  • the silica used in the present invention is not particularly limited as long as it has the above-described characteristics, and can be appropriately selected from those that have been commercialized. Moreover, you may manufacture so that it may have the characteristic mentioned above by the normal method.
  • the type of silica for example, wet method silica, dry method silica, or surface-treated silica can be used.
  • the rubber composition for tire treads of the present invention contains carbon black together with silica.
  • carbon black By blending carbon black, wear resistance and steering stability can be increased.
  • the amount of carbon black is 5 to 50 parts by weight, preferably 10 to 30 parts by weight, based on 100 parts by weight of the diene rubber. If the blending amount of carbon black is less than 5 parts by weight, the wear resistance and steering stability cannot be sufficiently increased. On the other hand, when the blending amount of carbon black exceeds 50 parts by weight, workability is deteriorated.
  • the total amount of silica and carbon black is preferably more than 140 parts by weight and 200 parts by weight or less, and more preferably 140 to 170 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the diene rubber. If the total of silica and carbon black is 140 parts by weight or less, grip performance and wear resistance may not be sufficiently increased. On the other hand, if the total of silica and carbon black exceeds 200 parts by weight, the viscosity increases and the processability may be deteriorated.
  • inorganic fillers other than silica and carbon black can be blended.
  • examples of other inorganic fillers include clay, talc, calcium carbonate, mica, and aluminum hydroxide.
  • the blending amount of other inorganic fillers is within a range that does not hinder solving the problems of the present invention.
  • a silane coupling agent in the rubber composition of the present invention, it is preferable to blend a silane coupling agent together with silica, so that the dispersibility of silica can be improved and the reinforcement to the diene rubber can be further enhanced.
  • the silane coupling agent is preferably added in an amount of 3 to 15% by weight, more preferably 5 to 12% by weight, based on the amount of silica.
  • the compounding quantity of a silane coupling agent is less than 3 weight% of the silica weight, the effect which improves the dispersibility of a silica may not fully be acquired.
  • the silane coupling agent exceeds 15% by weight, the silane coupling agents are condensed with each other, and a desired effect may not be obtained.
  • the silane coupling agent is not particularly limited, but a sulfur-containing silane coupling agent is preferable.
  • a sulfur-containing silane coupling agent is preferable.
  • the derivatives include NXT-Z (manufactured by Momentive Performance).
  • the rubber composition for a tire tread according to the present invention contains an alkyltriethoxysilane having an alkyl group having 3 to 20 carbon atoms to suppress silica aggregation and increase in viscosity of the rubber composition. Performance and wear resistance can be improved.
  • the alkyltriethoxysilane has an alkyl group having 3 to 20 carbon atoms, preferably 7 to 10 carbon atoms.
  • an alkyl group having 3 to 20 carbon atoms propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group, decyl group, undecyl group, dodecyl group, tridecyl group, tetradecyl group, pentadecyl group, hexadecyl group Group, heptadecyl group, octadecyl group, nonadecyl group, icosyl group.
  • an octyl group and a nonyl group are more preferable from the viewpoint of compatibility with a diene rubber.
  • the compounding amount of alkyltriethoxysilane is 0.1 to 20% by weight, preferably 1 to 10% by weight, based on the compounding amount of silica. If the blending amount of the alkyltriethoxysilane is less than 0.1% by weight, the effect of reducing the viscosity cannot be obtained while ensuring wet performance and wear resistance. Moreover, when the compounding quantity of alkyltriethoxysilane exceeds 20 weight%, there exists a possibility that abrasion resistance may fall.
  • the rubber composition for a tire tread of the present invention contains an appropriate amount of an oil component.
  • the oil component include aroma oil and process oil.
  • the blending amount of the oil component is determined by the relationship of the weight ratio between the total blending amount of the oil-extended component, aromatic modified terpene resin and oil component contained in S-SBR and / or E-SBR and the blending amount of natural rubber. It is done. That is, when the total amount of oil-extended component, aromatic modified terpene resin and oil component contained in S-SBR and / or E-SBR is W oil, and the amount of natural rubber is W NR , the ratio ( W oil / W NR ) needs to be 3.0 to 4.0.
  • the ratio (W oil / W NR ) is preferably 3.2 to 3.8, and more preferably 3.4 to 3.6.
  • tire tread rubber compositions are generally used in tire rubber compositions such as vulcanization or crosslinking agents, vulcanization accelerators, anti-aging agents, plasticizers, and processing aids.
  • vulcanization or crosslinking agents such as vulcanization or crosslinking agents, vulcanization accelerators, anti-aging agents, plasticizers, and processing aids.
  • These additives can be blended, and such additives can be kneaded by a general method to form a rubber composition, which can be used for vulcanization or crosslinking.
  • a conventional general amount can be used.
  • Such a rubber composition can be produced by mixing each of the above components using a known rubber kneading machine, for example, a Banbury mixer, a kneader, a roll or the like.
  • the rubber composition for a tire tread of the present invention can be suitably used for a pneumatic tire, particularly a tire tread portion.
  • a pneumatic tire using this rubber composition has excellent wet grip performance and dry grip performance, and is excellent in wear resistance and tire durability. Furthermore, since the viscosity is low and the processability is excellent, a high-quality pneumatic tire can be stably produced.
  • the SBR net blending amount excluding the oil-extended component is shown in parentheses.
  • the amounts of the compounding agents shown in Table 3 are shown in parts by weight with respect to 100 parts by weight (net amount of rubber) of the diene rubber shown in Tables 1 and 2.
  • the total of oil-extended components, aromatic-modified terpene resins (terpene resins in the table) and aroma oil in S-SBR1, S-SBR2, and E-SBR are listed in the column “Total oil amount Woil parts by weight” in Tables 1 and 2. Described. Further, the ratio (Woil / Wnr) of the total oil amount (Woil) to the blending amount (Wnr) of the natural rubber is described in the column “Ratio Woil / Wnr”. Furthermore, the total amount of silica and carbon black (CB) was listed in the column “Silica + CB parts by weight”.
  • the Mooney viscosity of the obtained 16 types of rubber compositions for tire treads was evaluated by the method shown below.
  • Mooney Viscosity Using the Mooney viscometer, an L-shaped rotor (38.1 mm diameter, 5.5 mm thickness) is used for the obtained rubber composition in accordance with JIS K6300, preheating time is 1 minute, and rotor rotation time is 4 minutes. , Measured at 100 ° C. and 2 rpm. The obtained results were expressed as an index with the value of the standard example being 100, and are shown in the column of “workability” in Tables 1 and 2. The smaller the index, the smaller the viscosity and the better the workability.
  • the obtained 16 types of rubber compositions for tire treads were press vulcanized at 160 ° C. for 20 minutes in a mold having a predetermined shape to prepare vulcanized rubber samples.
  • the wear resistance and wet grip performance were evaluated by the methods shown below.
  • pneumatic tires were vulcanized and evaluated for dry grip performance and steering stability by the following methods.
  • Abrasion resistance The vulcanized rubber sample obtained was conditioned in accordance with JIS K6264 using a Lambourne Abrasion Tester (manufactured by Iwamoto Seisakusho Co., Ltd.) at a temperature of 20 ° C., a load of 39 N, a slip rate of 30%, and a time of 4 minutes. The amount of wear was measured. The obtained results are shown in the column of “Abrasion resistance” in Tables 1 and 2 with an index that makes the reciprocal number of the standard example 100. Higher index means better wear resistance.
  • the obtained tire was assembled into a standard rim (195 / 65R15 rim), filled with air pressure of 250 kPa, and mounted on 16 vehicles of the same vehicle type.
  • the dry grip performance was evaluated by running the 16 vehicles on a dry road surface with relatively little unevenness and evaluating the braking distance when decelerating from 100 km / h to 50 km / h.
  • the obtained results are shown in the column of “Dry Performance” in Tables 1 and 2 as an index with the value of the standard example as 100. The larger the index, the better the dry grip performance.
  • the obtained tire was assembled into a standard rim (195 / 65R15 rim), filled with air pressure of 250 kPa, and mounted on 16 vehicles of the same vehicle type. Scoring the sixteen vehicles on a dry road surface with relatively few bumps and sensuously evaluating the responsiveness when the steering wheel is closed, scoring the steering stability and scoring in five stages with a score of 3 These are shown in the column “Steering stability” in Tables 1 and 2. The larger the score, the better the steering stability.
  • NR natural rubber
  • SIR20 S-SBR1 Solution-polymerized styrene butadiene rubber
  • Toughden F3420 manufactured by Asahi Kasei Chemicals Co., Ltd.
  • E-SBR emulsion-polymerized styrene butadiene rubber, Nipol 9458 manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd., an oil-extended product containing 37.5 parts by weight of oil relative to 100 parts by weight of the rubber component.
  • Silica-1 1165MP manufactured by Solvay, CTAB specific surface area 180m 2 / g Silica-2: 9000GR manufactured by Evonik Degussa, CTAB specific surface area of 200 m 2 / g CB: Carbon black, N234 manufactured by Cabot Japan Coupling agent: Sulfur-containing silane coupling agent, Si69 manufactured by Evonik Degussa Alkylsilane: Octyltriethoxysilane, Shin-Etsu Chemical KBE-3083 Terpene resin: Aromatic modified terpene resin, YS Polystar T145 manufactured by Yasuhara Chemical Co., Ltd., softening point 145 ° C. Aroma oil: Showa Shell Sekiyu Extract No. 4 S
  • Zinc oxide 3 types of zinc oxide manufactured by Shodo Chemical Co., Ltd.
  • Stearic acid Stearic acid YR manufactured by NOF Corporation
  • Sulfur Sulfur treatment sulfur manufactured by Karuizawa Smelter
  • Vulcanization accelerator Noxeller CZ-G manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd.
  • the rubber compositions for tire treads of Examples 1 to 7 have processability (Mooney viscosity), wear resistance, wet grip performance (tan ⁇ at 0 ° C.), dry grip performance and steering stability. It was confirmed that it was maintained and improved.
  • the rubber composition of Comparative Example 2 was deteriorated in workability because the compounding amount of silica exceeded 150 parts by weight and the compounding amount of carbon black exceeded 50 parts by weight.
  • the rubber composition of Comparative Example 6 was deteriorated in dry grip performance and wet grip performance because the S-SBR2 styrene unit content was less than 30% by weight.
  • the rubber composition of Comparative Example 7 has a ratio of the total amount W oil of oil -extended components, aromatic modified terpene resins and oil components contained in S-SBR1 and E-SBR to the weight W NR of natural rubber (W oil / W Since NR ) was less than 3.0, dry grip performance and wet grip performance deteriorated.
  • the rubber composition of Comparative Example 8 has a ratio of the total amount W oil of oil -extended components, aromatic modified terpene resins and oil components contained in S-SBR1 and E-SBR to the weight W NR of natural rubber (W oil / W Since NR ) exceeds 4.0, the wear resistance deteriorated.

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Abstract

　加工性、ウェット性能および耐摩耗性を従来レベルよりも更に向上するようにしたタイヤトレッド用ゴム組成物を提供する。天然ゴムを１０～３０重量％、スチレン単位含有量が３０～４０重量％である溶液重合スチレンブタジエンゴムを１０～３０重量％、乳化重合スチレンブタジエンゴムを８０～４０重量％含むジエン系ゴム１００重量部に対し、芳香族変性テルペン樹脂を１～２５重量部、シリカを８０～１５０重量部、カーボンブラックを５～５０重量部およびオイル成分を配合するとともに、炭素数３～２０のアルキル基を有するアルキルトリエトキシシランを前記シリカの重量の０．１～２０重量％配合し、かつ前記溶液重合スチレンブタジエンゴムおよび／または乳化重合スチレンブタジエンゴムが含有する油展成分、前記芳香族変性テルペン樹脂および前記オイル成分の合計量Ｗoilと前記天然ゴムの重量ＷNRの比（Ｗoil／ＷNR）が３．０～４．０であることを特徴とする。

Description

タイヤトレッド用ゴム組成物
　本発明は、加工性、グリップ性能および耐摩耗性を従来レベルよりも向上するようにしたタイヤトレッド用ゴム組成物に関する。
　高性能車両向けの乗用車用空気入りタイヤには、ドライグリップ性能、ウェットグリップ性能、耐摩耗性や低転がり抵抗性をより高次元で両立させることが求められている。例えば、グリップ性能を高くするため、ガラス転移温度が高いスチレンブタジエンゴムを配合したり、粒子径が小さい無機充填剤を多く配合したゴム組成物を使用することが行われる。しかしながらこのようなゴム組成物を使用すると、グリップ性能を高くすることができても転がり抵抗が大きくなるという問題がある。また転がり抵抗を小さくするためゴム組成物へのシリカの配合量を多くすることがあるが、この場合には耐摩耗性が悪化するという問題がある。
　特許文献１は、乳化重合スチレンブタジエンゴム、末端変性溶液重合スチレンブタジエンゴム及び天然ゴムをその重量比を限定して配合したジエン系ゴムにシリカを配合することによりシリカの分散性を改良して、低発熱性、耐摩耗性およびウェットグリップ性に優れるゴム組成物を提案している。しかし、需要者がグリップ性能および耐摩耗性の向上に期待する要求レベルはより高く、さらに高品質の空気入りタイヤを安定して製造するため加工性を向上させることも重要であり、これらのバランスを一層改善することが求められていた。
日本国特開２０１１－２４６５６１号公報
　本発明の目的は、加工性、グリップ性能および耐摩耗性を従来レベル以上に向上するようにしたタイヤトレッド用ゴム組成物を提供することにある。
　上記目的を達成する本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、天然ゴムを１０～３０重量％、スチレン単位含有量が３０～４０重量％である溶液重合スチレンブタジエンゴムを１０～３０重量％、乳化重合スチレンブタジエンゴムを８０～４０重量％含むジエン系ゴム１００重量部に対し、芳香族変性テルペン樹脂を１～２５重量部、シリカを８０～１５０重量部、カーボンブラックを５～５０重量部およびオイル成分を配合するとともに、炭素数３～２０のアルキル基を有するアルキルトリエトキシシランを前記シリカの重量の０．１～２０重量％配合し、かつ前記溶液重合スチレンブタジエンゴムおよび／または乳化重合スチレンブタジエンゴムが含有する油展成分、前記芳香族変性テルペン樹脂および前記オイル成分の合計量Ｗoilと前記天然ゴムの重量ＷNRの比（Ｗoil／ＷNR）が３．０～４．０であることを特徴とする。
　本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、天然ゴムを１０～３０重量％、スチレン単位含有量が高い溶液重合スチレンブタジエンゴムを１０～３０重量％、乳化重合スチレンブタジエンゴムを８０～４０重量％含むジエン系ゴムに、芳香族変性テルペン樹脂、シリカ、カーボンブラック、オイル成分およびアルキルトリエトキシシランを配合し、かつ溶液重合スチレンブタジエンゴムおよび／または乳化重合スチレンブタジエンゴムが含有する油展成分、芳香族変性テルペン樹脂およびオイル成分の合計量Ｗoilと天然ゴムの重量ＷNRの比（Ｗoil／ＷNR）を３．０～４．０にしたので、加工性、グリップ性能および耐摩耗性を従来レベル以上に向上することができる。
　本発明においてシリカのＣＴＡＢ比表面積を１８０～２５０ｍ2／ｇにするとよい。またシリカおよびカーボンブラックの配合量の合計を１４０重量を超え２００重量部以下にするとよい。
　本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物を使用した空気入りタイヤは、グリップ性能および耐摩耗性を従来レベルよりも向上させており、この高品質な空気入りタイヤを安定して製造することができる。
図１は、本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物を使用した空気入りタイヤの実施形態の一例を示すタイヤ子午線方向の部分断面図である。
　図１は、タイヤトレッド用ゴム組成物を使用した空気入りタイヤの実施形態の一例を示し、この空気入りタイヤは、トレッド部１、サイドウォール部２、およびビード部３からなる。
　図１において、空気入りタイヤには、左右のビード部３間にタイヤ径方向に延在する補強コードをタイヤ周方向に所定の間隔で配列してゴム層に埋設した２層のカーカス層４が延設され、その両端部がビード部３に埋設したビードコア５の周りにビードフィラー６を挟み込むようにしてタイヤ軸方向内側から外側に折り返されている。カーカス層４の内側にはインナーライナー層７が配置されている。トレッド部１のカーカス層４の外周側には、タイヤ周方向に傾斜して延在する補強コードをタイヤ軸方向に所定の間隔で配列してゴム層に埋設した２層のベルト層８が配設されている。この２層のベルト層８の補強コードは層間でタイヤ周方向に対する傾斜方向を互いに逆向きにして交差している。ベルト層８の外周側には、ベルトカバー層９が配置されている。このベルトカバー層９の外周側に、トレッド部１がトレッドゴム層１２により形成される。トレッドゴム層１２は、本願のタイヤトレッド用ゴム組成物により構成することが好ましい。各サイドウォール部２のカーカス層４の外側にはサイドゴム層１３が配置され、各ビード部３のカーカス層４の折り返し部外側にはリムクッションゴム層１４が設けられている。
　本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物において、ゴム成分はジエン系ゴムからなり、天然ゴム、溶液重合スチレンブタジエンゴム（以下、「Ｓ－ＳＢＲ」という。）および乳化重合スチレンブタジエンゴム（以下、「Ｅ－ＳＢＲ」という。）の合計を１００重量％にする。
　本発明において、ジエン系ゴム１００重量％中、天然ゴムを１０～３０重量％含有する。天然ゴムを配合することにより、耐摩耗性を大幅に改良するとともに、グリップ性能を改良することができる。天然ゴムの含有量が１０重量％未満であると、耐摩耗性を改良する効果が十分に得らない。また天然ゴムの含有量が３０重量％を超えるとドライグリップ性能が低下する。天然ゴムの含有量は、好ましくは１０～２０重量％、より好ましくは１５～２０重量％であるとよい。
　本発明において、Ｓ－ＳＢＲはスチレン単位含有量が３０～４０重量％、好ましくは３２～３８重量％である。Ｓ－ＳＢＲのスチレン単位含有量が３０重量％未満であると、ゴム組成物の剛性および強度が不足し耐摩耗性およびウェットグリップ性能を十分に改良することができない。Ｓ－ＳＢＲのスチレン単位含有量が４０重量％を超えると、燃費性能が悪化する。なおＳ－ＳＢＲのスチレン単位含有量は赤外分光分析（ハンプトン法）により測定するものとする。
　本発明において、ジエン系ゴム１００重量％中、Ｓ－ＳＢＲを１０～３０重量％含有する。Ｓ－ＳＢＲの含有量が１０重量％未満であると、燃費性能が悪化する。Ｓ－ＳＢＲの含有量が３０重量％を超えるとドライグリップ性能が低下する。Ｓ－ＳＢＲの含有量は、好ましくは１５～３０重量％、より好ましくは２０～３０重量％であるとよい。
　本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、ジエン系ゴム１００重量％中、Ｅ－ＳＢＲを８０～４０重量％含有する。Ｅ－ＳＢＲの含有量が４０重量％未満であると、ウェットグリップ性能が低下する。Ｅ－ＳＢＲの含有量が８０重量％を超えると燃費性能が悪化する。Ｅ－ＳＢＲの含有量は、好ましくは５０～７０重量％、より好ましくは５０～６０重量％であるとよい。
　本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、芳香族変性テルペン樹脂を配合することにより、ウェットグリップ性能を高くすることができる。芳香族変性テルペン樹脂としては、α－ピネン、βピネン、ジペンテン、リモネンなどのテルペンとスチレン、フェノール、α－メチルスチレン、ビニルトルエンなどの芳香族化合物とを重合させたテルペン樹脂が例示される。
　芳香族変性テルペン樹脂の配合量は、ジエン系ゴム１００重量部に対し１～２５重量部、好ましくは１０～２０重量部である。芳香族変性テルペン樹脂の配合量が１重量部未満であると、ウェットグリップ性能を十分に高くすることができない。芳香族変性テルペン樹脂の配合量が２５重量部を超えると、燃費性能が悪化する。
　本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、シリカを配合することにより、ウェットグリップ性能を高くすることができる。シリカの配合量は、ジエン系ゴム１００重量部に対し８０～１５０重量部、好ましくは１００～１５０重量部である。シリカの配合量が８０重量部未満であると、ウェットグリップ性能を十分に高くすることができない。またシリカの配合量が１５０重量部を超えると、燃費性能が悪化する。
　シリカのＣＴＡＢ比表面積は好ましくは１８０～２５０ｍ2／ｇ、より好ましくは２００～２３０ｍ2／ｇであるとよい。シリカのＣＴＡＢ比表面積が１８０ｍ2／ｇ未満であると、ウェットグリップ性能が低下する。シリカのＣＴＡＢ比表面積が２５０ｍ2／ｇを超えると燃費性能が悪化する。なお、シリカのＣＴＡＢ比表面積はＪＩＳ　Ｋ６２１７－３：２００１に準拠して求めるものとする。
　本発明で使用するシリカは、上述した特性を有するシリカであればよく、製品化されたもののなかから適宜選択することができる。また通常の方法で上述した特性を有するように製造してもよい。シリカの種類としては、例えば湿式法シリカ、乾式法シリカあるいは表面処理シリカなどを使用することができる。
　本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、シリカとともにカーボンブラックを配合する。カーボンブラックを配合することにより、耐摩耗性および操縦安定性を高くすることができる。カーボンブラックの配合量は、ジエン系ゴム１００重量部に対し５～５０重量部、好ましくは１０～３０重量部である。カーボンブラックの配合量が５重量部未満であると、耐摩耗性および操縦安定性を十分に高くすることができない。またカーボンブラックの配合量が５０重量部を超えると、加工性が悪化する。
　シリカおよびカーボンブラックの配合量の合計は、ジエン系ゴム１００重量部に対し好ましくは１４０重量部を超え２００重量部以下、より好ましくは１４０～１７０重量部であるとよい。シリカおよびカーボンブラックの合計が１４０重量部以下であると、グリップ性能および耐摩耗性を十分に高くすることができない虞がある。またシリカおよびカーボンブラックの合計が２００重量部を超えると、粘度が大きくなり加工性が悪化する虞がある。
　さらにシリカおよびカーボンブラック以外の他の無機充填剤を配合することができる。他の無機充填剤としては、例えばクレー、タルク、炭酸カルシウム、マイカ、水酸化アルミニウム等を例示することができる。ただし他の無機充填剤の配合量は、本発明の課題を解決するのを阻害しない範囲内であるものとする。
　本発明のゴム組成物において、シリカと共にシランカップリング剤を配合することが好ましく、シリカの分散性を向上しジエン系ゴムに対する補強性をより高くすることができる。シランカップリング剤は、シリカ配合量に対して好ましくは３～１５重量％、より好ましくは５～１２重量％配合するとよい。シランカップリング剤の配合量がシリカ重量の３重量％未満の場合、シリカの分散性を向上する効果が十分に得られないことがある。また、シランカップリング剤が１５重量％を超えると、シランカップリング剤同士が縮合してしまい、所望の効果が得られないことがある。
　シランカップリング剤としては、特に制限されるものではないが、硫黄含有シランカップリング剤が好ましく、例えばビス－（３－トリエトキシシリルプロピル）テトラサルファイド、ビス（３－トリエトキシシリルプロピル）ジサルファイド、３－トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾールテトラサルファイド、γ－メルカプトプロピルトリエトキシシラン、３－オクタノイルチオプロピルトリエトキシシランおよびこれらの誘導体等を例示することができる。誘導体としては、例えばＮＸＴ－Ｚ（モメンティブパフォーマンス社製）が挙げられる。
　本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、炭素数３～２０のアルキル基を有するアルキルトリエトキシシランを配合することにより、シリカの凝集や、ゴム組成物の粘度上昇を抑制し、加工性、ウェット性能および耐摩耗性をより優れたものにすることができる。
　アルキルトリエトキシシランは、炭素数３～２０、好ましくは炭素数７～１０のアルキル基を有する。炭素数３～２０のアルキル基として、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、イコシル基が挙げられる。なかでもジエン系ゴムとの相溶性の観点から、オクチル基、ノニル基がより好ましい。
　アルキルトリエトキシシランの配合量は、シリカの配合量に対し０．１～２０重量％、好ましくは１～１０重量％である。アルキルトリエトキシシランの配合量が０．１重量％未満であると、ウェット性能および耐摩耗性を確保しながら粘度を小さくする効果が得られない。またアルキルトリエトキシシランの配合量が２０重量％を超えると、耐摩耗性が低下する虞がある。
　本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、適量のオイル成分を配合する。オイル成分としては、アロマオイル、プロセスオイル等が例示される。オイル成分の配合量は、Ｓ－ＳＢＲおよび／またはＥ－ＳＢＲが含有する油展成分、芳香族変性テルペン樹脂およびオイル成分の配合量の合計と天然ゴムの配合量との重量比の関係で決められる。すなわち、Ｓ－ＳＢＲおよび／またはＥ－ＳＢＲが含有する油展成分、芳香族変性テルペン樹脂およびオイル成分の配合量の合計をＷoilとし、天然ゴムの配合量をＷNRとするとき、比（Ｗoil／ＷNR）が３．０～４．０であることが必要である。比（Ｗoil／ＷNR）が３．０未満であると、グリップ性能が十分に得られない。また比（Ｗoil／ＷNR）が４．０を超えると、耐摩耗性が十分に得られない。比（Ｗoil／ＷNR）は好ましくは３．２～３．８、より好ましくは３．４～３．６であるとよい。
　タイヤトレッド用ゴム組成物には、上述した配合剤以外にも、加硫又は架橋剤、加硫促進剤、老化防止剤、可塑剤、加工助剤などのタイヤ用ゴム組成物に一般的に使用される各種添加剤を配合することができ、かかる添加剤は一般的な方法で混練してゴム組成物とし、加硫又は架橋するのに使用することができる。これらの添加剤の配合量は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。このようなゴム組成物は、公知のゴム用混練機械、例えば、バンバリーミキサー、ニーダー、ロール等を使用して、上記各成分を混合することによって製造することができる。
　本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、空気入りタイヤ、特にタイヤトレッド部に好適に使用することができる。このゴム組成物を使用した空気入りタイヤは、ウェットグリップ性能およびドライグリップ性能が優れることに加え、耐摩耗性が優れタイヤ耐久性を向上することができる。さらに粘度が低く加工性に優れるため、高品質の空気入りタイヤを安定して製造することができる。
　以下、実施例によって本発明を更に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
　表３に示す配合剤を共通配合とし、表１～２に示す配合からなる１６種類のタイヤトレッド用ゴム組成物（標準例、実施例１～７、比較例１～８）を、硫黄、加硫促進剤を除く成分を１.７Ｌの密閉型ミキサーで５分間混練し放出して室温冷却したマスターバッチに、硫黄、加硫促進剤を加えて１.７Ｌの密閉型ミキサーで混練することにより調製した。なお、表１～２中、Ｓ－ＳＢＲ１，Ｓ－ＳＢＲ２およびＥ－ＳＢＲは正味のゴム１００重量部に３７．５重量部の油展成分を含むため、それぞれの配合量の欄に実際の配合量と共に、括弧内に油展成分を除いたＳＢＲ正味の配合量を示した。なお表３に記載した配合剤の量は、表１～２に記載したジエン系ゴム１００重量部（正味のゴム量）に対する重量部で示した。
　Ｓ－ＳＢＲ１，Ｓ－ＳＢＲ２およびＥ－ＳＢＲ中の油展成分、芳香族変性テルペン樹脂（表中テルペン樹脂）およびアロマオイルの合計を表１～２の「総オイル量Ｗｏｉｌ　重量部」の欄に記載した。また天然ゴムの配合量（Ｗｎｒ）に対する総オイル量（Ｗｏｉｌ）の比（Ｗｏｉｌ／Ｗｎｒ）を「比　Ｗｏｉｌ／Ｗｎｒ」の欄に記載した。さらにシリカおよびカーボンブラック（ＣＢ）の配合量の合計を「シリカ＋ＣＢ　重量部」の欄に記載した。
　得られた１６種類のタイヤトレッド用ゴム組成物のムーニー粘度を下記に示す方法で評価した。
　　　ムーニー粘度
　得られたゴム組成物をＪＩＳ　Ｋ６３００に準拠して、ムーニー粘度計にてＬ型ロータ（３８．１ｍｍ径、５．５ｍｍ厚）を使用し、予熱時間１分、ロータの回転時間４分、１００℃、２ｒｐｍの条件で測定した。得られた結果は、標準例の値を１００とする指数で表わし表１，２の「加工性」の欄に示した。この指数が小さいほど粘度が小さく、加工性が優れることを意味する。
　得られた１６種類のタイヤトレッド用ゴム組成物について、所定形状の金型中で、１６０℃、２０分間プレス加硫して加硫ゴムサンプルを作製した。得られた加硫ゴムサンプルを使用し、耐摩耗性およびウェットグリップ性能を下記に示す方法で評価した。また空気入りタイヤを加硫成形し、ドライグリップ性能および操縦安定性を下記に示す方法で評価した。
　　　耐摩耗性
　得られた加硫ゴムサンプルをＪＩＳ　Ｋ６２６４に準拠して、ランボーン摩耗試験機（岩本製作所社製）を使用して、温度２０℃、荷重３９Ｎ、スリップ率３０％、時間４分の条件で摩耗量を測定した。得られた結果は標準例の逆数を１００にする指数とし、表１，２の「耐摩耗性」の欄に示した。この指数が大きいほど耐摩耗性が優れることを意味する。
　　　ウェットグリップ性能
　得られた加硫ゴムサンプルのウェットグリップ性能を、その指標であることが知られている損失正接ｔａｎδ（０℃）により評価した。損失正接ｔａｎδは、東洋精機製作所社製粘弾性スペクトロメーターを用いて、初期歪み１０％、振幅±２％、周波数２０Ｈｚ、温度０℃および６０℃の条件下で測定した。得られたｔａｎδ（０℃）の結果は標準例の値を１００とする指数として、表１，２の「ウェット性能」の欄に示した。この指数が大きいほど、ｔａｎδ（０℃）が大きくウェットグリップ性能が優れることを意味する。
　　　ドライグリップ性能
　得られた１６種類のタイヤトレッド用ゴム組成物でそれぞれタイヤトレッド部を構成した、タイヤサイズが１９５/６５Ｒ１５の空気入りタイヤを加硫成形した。得られたタイヤを標準リム（１９５/６５Ｒ１５のリム）に組み付け、空気圧２５０ｋＰａを充填し、同一車種の１６台の車両に装着した。この１６車両を、比較的凸凹の少ない乾燥路面を走行し、時速１００Ｋｍから時速５０Ｋｍまで減速時の制動距離を評価することによりドライグリップ性能を評価した。得られた結果は標準例の値を１００とする指数として、表１，２の「ドライ性能」の欄に示した。この指数が大きいほど、ドライグリップ性能が優れることを意味する。
　　　操縦安定性
　得られた１６種類のタイヤトレッド用ゴム組成物でそれぞれタイヤトレッド部を構成した、タイヤサイズが１９５/６５Ｒ１５の空気入りタイヤを加硫成形した。得られたタイヤを標準リム（１９５/６５Ｒ１５のリム）に組み付け、空気圧２５０ｋＰａを充填し、同一車種の１６台の車両に装着した。この１６車両を、比較的凸凹の少ない乾燥路面を走行し、ハンドルをきった時の応答性を官能的に評価することにより操縦安定性を官能評価し評点３が合格レベルとする５段階で採点し、表１，２の「操縦安定性」の欄に示した。この評点が大きいほど操縦安定性が優れることを意味する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　なお、表１～２において使用した原材料の種類を下記に示す。
・ＮＲ：天然ゴム、ＳＩＲ２０
・Ｓ－ＳＢＲ１：溶液重合スチレンブタジエンゴム、旭化成ケミカルズ社製タフデンＦ３４２０、スチレン単位含有量が３６重量％、ゴム成分１００重量部に対しオイル分２５．０重量部を含む油展品
・Ｓ－ＳＢＲ２：溶液重合スチレンブタジエンゴム、旭化成ケミカルズ社製タフデン１０００Ｒ、スチレン単位含有量が１８．５重量％、非油展品（オイル分０重量部）
・Ｅ－ＳＢＲ：乳化重合スチレンブタジエンゴム、日本ゼオン社製Ｎｉｐｏｌ　９４５８、ゴム成分１００重量部に対しオイル分３７．５重量部を含む油展品
・シリカ－１：Ｓｏｌｖａｙ社製１１６５ＭＰ、ＣＴＡＢ比表面積が１８０ｍ2／ｇ
・シリカ－２：エボニクデグサ社製９０００ＧＲ、ＣＴＡＢ比表面積が２００ｍ2／ｇ
・ＣＢ：カーボンブラック、キャボットジャパン社製Ｎ２３４
・カップリング剤：硫黄含有シランカップリング剤、エボニクデグサ社製Ｓｉ６９
・アルキルシラン：オクチルトリエトキシシラン、信越化学工業社製ＫＢＥ－３０８３
・テルペン樹脂：芳香族変性テルペン樹脂、ヤスハラケミカル社製ＹＳポリスターＴ１４５、軟化点が１４５℃
・アロマオイル：昭和シェル石油社製エキストラクト４号Ｓ
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 　表３において使用した原材料の種類を下記に示す。
・酸化亜鉛：正同化学工業社製酸化亜鉛３種
・ステアリン酸：ＮＯＦコーポレーション社製ステアリン酸ＹＲ
・硫黄：軽井沢製錬所社製油処理硫黄
・加硫促進剤：大内新興化学工業社製ノクセラーＣＺ－Ｇ
　表１から明らかなように実施例１～７のタイヤトレッド用ゴム組成物は、加工性（ムーニー粘度）、耐摩耗性、ウェットグリップ性能（０℃のｔａｎδ）、ドライグリップ性能および操縦安定性が維持・向上することが確認された。
　表２から明らかなように比較例１のゴム組成物は、天然ゴムを含有しないので、耐摩耗性およびドライグリップ性能が悪化した。
　比較例２のゴム組成物は、シリカの配合量が１５０重量部を超え、カーボンブラックの配合量が５０重量部を超えるので、加工性が悪化した。
　比較例３のゴム組成物は、シリカの配合量が８０重量部未満、カーボンブラックの配合量が５０重量部を超えるので、耐摩耗性、ウェットグリップ性能、ドライグリップ性能および操縦安定性が悪化した。
　比較例４のゴム組成物は、Ｓ－ＳＢＲ１の配合量が３０重量部を超えるので、ウェットグリップ性能が悪化した。
　比較例５のゴム組成物は、アルキルシランを配合しないので、加工性およびウェットグリップ性能が悪化した。
　比較例６のゴム組成物は、Ｓ－ＳＢＲ２のスチレン単位含有量が３０重量％未満であるのでドライグリップ性能およびウェットグリップ性能が悪化した。
　比較例７のゴム組成物は、Ｓ－ＳＢＲ１およびＥ－ＳＢＲが含有する油展成分、芳香族変性テルペン樹脂およびオイル成分の合計量Ｗoilと天然ゴムの重量ＷNRの比（Ｗoil／ＷNR）が３．０未満であるのでドライグリップ性能およびウェットグリップ性能が悪化した。
　比較例８のゴム組成物は、Ｓ－ＳＢＲ１およびＥ－ＳＢＲが含有する油展成分、芳香族変性テルペン樹脂およびオイル成分の合計量Ｗoilと天然ゴムの重量ＷNRの比（Ｗoil／ＷNR）が４．０を超えるので耐摩耗性が悪化した。
　１　　トレッド部
　１２　トレッドゴム層

Claims (4)

  1. 　天然ゴムを１０～３０重量％、スチレン単位含有量が３０～４０重量％である溶液重合スチレンブタジエンゴムを１０～３０重量％、乳化重合スチレンブタジエンゴムを８０～４０重量％含むジエン系ゴム１００重量部に対し、芳香族変性テルペン樹脂を１～２５重量部、シリカを８０～１５０重量部、カーボンブラックを５～５０重量部およびオイル成分を配合するとともに、炭素数３～２０のアルキル基を有するアルキルトリエトキシシランを前記シリカの重量の０．１～２０重量％配合し、かつ前記溶液重合スチレンブタジエンゴムおよび／または乳化重合スチレンブタジエンゴムが含有する油展成分、前記芳香族変性テルペン樹脂および前記オイル成分の合計量Ｗoilと前記天然ゴムの重量ＷNRの比（Ｗoil／ＷNR）が３．０～４．０であることを特徴とするタイヤトレッド用ゴム組成物。
  2. 　前記シリカのＣＴＡＢ比表面積が１８０～２５０ｍ2／ｇであることを特徴とする請求項１に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
  3. 　前記シリカおよびカーボンブラックの配合量の合計が１４０重量を超え２００重量部以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
  4. 　請求項１，２または３に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物を使用した空気入りタイヤ。
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