JP2008115326A - ゴム組成物およびそれを用いたトレッドを有するタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】転がり抵抗性能を低減させ、ウェットスキッド性能および操縦安定性を向上させることができるゴム組成物、ならびにそれを用いたトレッドを有するタイヤを提供する。
【解決手段】ゴム成分および２次粒子が複数のピークからなる粒度分布を有するシリカを含有し、該シリカの粒度分布において、最も小粒径側のピーク粒径Ａにおけるピーク強度ａと、最も大粒径側のピーク粒径Ｂにおけるピーク強度ｂとが、以下の関係式を満たすゴム組成物、ならびにそれを用いたトレッドを有するタイヤ。
１＜ピーク強度ｂ／ピーク強度ａ＜３．５
【選択図】なし

Description

本発明は、ゴム組成物およびそれを用いたトレッドを有するタイヤに関する。

従来より、タイヤの転がり抵抗の低減（転がり抵抗性能の向上）により、車の低燃費化がおこなわれてきた。近年、車の低燃費化への要求がますます強くなってきており、タイヤ部材のなかでも、とくにタイヤにおける占有比率の高いトレッドを製造するためのゴム組成物に対して、より優れた低発熱性が要求されている。

トレッドに使用されるゴム組成物の低発熱性を向上させる手法としては、補強用充填剤の配合量を減量する方法が知られている。しかし、その場合、ゴム組成物の硬度が低下するためタイヤが軟化し、車のハンドリング性能（操縦安定性）およびタイヤのウェットスキッド性能が低下するという問題があった。

ウェットスキッド性能を向上させる手法としては、無水シリカと含水シリカとを配合する手法（たとえば、特許文献１参照）も知られている。しかし、転がり抵抗を充分に低減させることができず、低燃費化の要求を満たせないという問題があった。

特開２００３−１９２８４２号公報

本発明は、転がり抵抗性能を低減させ、ウェットスキッド性能および操縦安定性を向上させることができるゴム組成物、ならびにそれを用い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、ゴム成分および２次粒子が複数のピークからなる粒度分布を有するシリカを含有し、該シリカの粒度分布において、最も小粒径側のピーク粒径Ａにおけるピーク強度ａと、最も大粒径側のピーク粒径Ｂにおけるピーク強度ｂとが、以下の関係式を満たすゴム組成物。
１＜ピーク強度ｂ／ピーク強度ａ＜３．５

前記最も小粒径側のピーク粒径Ａは、０．１〜５μｍであることが好ましい。

前記最も大粒径側のピーク粒径Ｂは、５〜５０μｍであることが好ましい。

前記シリカの配合量は、ゴム１００重量部に対して３０〜１５０重量部であることが好ましい。

また、本発明は、前記ゴム組成物を用いたトレッドを有するタイヤに関する。

本発明によれば、ゴム成分および所定のシリカを含有することで、転がり抵抗性能を低減させ、ウェットスキッド性能および操縦安定性を向上させることができるゴム組成物、ならびにそれを用いたトレッドを有するタイヤを提供することができる。

本発明のゴム組成物は、ゴム成分および所定のシリカを含有する。

ゴム成分としては、ジエン系ゴムが好ましい。ジエン系ゴムとしては、たとえば、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、スチレンイソプレンブタジエンゴム（ＳＩＢＲ）などがあげられ、これらゴム成分は単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。なかでも、転がり抵抗特性とウェットスキッド性能をバランスよく向上させることができることから、ＳＢＲが好ましい。

シリカとしては、たとえば、乾式法により得られるシリカ（無水ケイ酸）や、湿式法により得られるシリカ（含水ケイ酸）などがあげられ、表面のシラノール基が多く、シランカップリング剤との反応点が多いという理由から、湿式法により得られるシリカが好ましい。

本発明のゴム組成物は、２次粒子が複数のピークからなる粒度分布を有するシリカを含有することで、シリカの分散性が向上する。これにより、ウェットスキッド性能、低燃費性および操縦安定性を向上させることができる。

シリカの粒度分布において、最も小粒径側のピーク粒径Ａは０．１μｍ以上が好ましく、０．２μｍ以上がより好ましい。ピーク粒径Ａが０．１μｍ未満では、転がり抵抗が増大してしまう傾向がある。また、ピーク粒径Ａは５μｍ以下が好ましく、４μｍ以下がより好ましい。ピーク粒径Ａが５μｍをこえると、分散性が悪化する傾向がある。

シリカの粒度分布において、最も大粒径側のピーク粒径Ｂは５μｍ以上が好ましく、１０μｍ以上がより好ましい。ピーク粒径Ｂが５μｍ未満では、分散性が悪化する傾向がある。また、ピーク粒径Ｂは５０μｍ以下が好ましく、４０μｍ以下がより好ましい。ピーク粒径Ｂが５０μｍをこえると、ウェットスキッド性能が悪化する傾向がある。

さらに、シリカの粒度分布において、ピーク粒径Ａにおけるピーク強度ａおよびピーク粒径Ｂにおけるピーク強度ｂは、以下の関係式を満たす。
１＜ピーク強度ｂ／ピーク強度ａ＜３．５

ピーク強度ｂ／ピーク強度ａ（以下、ピーク強度比とする）は１より大きく、分散性の観点から、好ましくは１．５より大きい。また、ピーク強度比は３．５未満、好ましくは３．０未満である。ピーク強度比が３．５以上では、操縦安定性が悪化する。

なお、シリカの粒度分布は、レーザー回折・散乱法の粒度分布測定装置などを用いて測定できる。

シリカの配合量は、ゴム成分１００重量部に対して３０重量部以上が好ましく、４５重量部以上がより好ましい。シリカの配合量が３０重量部未満では、破壊強度が大きく低下するだけでなく、ウェットスキッド性能が悪化する傾向がある。また、シリカの配合量は１５０重量部以下が好ましく、１２０重量部以下がより好ましい。シリカの配合量が１５０重量部をこえると、転がり抵抗を充分に低減させられない傾向がある。

本発明のゴム組成物は、従来からシリカとともに併用されるシランカップリング剤を含有することが好ましい。

シランカップリング剤としては、とくに制限されるわけではないが、たとえば、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、ビス（２−トリエトキシシリルエチル）テトラスルフィド、ビス（４−トリエトキシシリルブチル）テトラスルフィド、ビス（３−トリメトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、ビス（２−トリメトキシシリルエチル）テトラスルフィド、ビス（４−トリメトキシシリルブチル）テトラスルフィド、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）トリスルフィド、ビス（２−トリエトキシシリルエチル）トリスルフィド、ビス（４−トリエトキシシリルブチル）トリスルフィド、ビス（３−トリメトキシシリルプロピル）トリスルフィド、ビス(２−トリメトキシシリルエチル）トリスルフィド、ビス（４−トリメトキシシリルブチル）トリスルフィド、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィド、ビス(２−トリエトキシシリルエチル）ジスルフィド、ビス（４−トリエトキシシリルブチル）ジスルフィド、ビス（３−トリメトキシシリルプロピル）ジスルフィド、ビス(２−トリメトキシシリルエチル）ジスルフィド、ビス(４−トリメトキシシリルブチル）ジスルフィド、３−トリメトキシシリルプロピル−Ｎ，Ｎ−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、３−トリエトキシシリルプロピル−Ｎ，Ｎ−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、２−トリエトキシシリルエチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、２−トリメトキシシリルエチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、３−トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾリルテトラスルフィド、３−トリエトキシシリルプロピルベンゾチアゾールテトラスルフィド、３−トリエトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィド、３−トリメトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィドなどのスルフィド系、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、２−メルカプトエチルトリメトキシシラン、２−メルカプトエチルトリエトキシシランなどのメルカプト系、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシランなどのビニル系、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリエトキシシラン、３−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシランなどのアミノ系、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシランなどのグリシドキシ系、３−ニトロプロピルトリメトキシシラン、３−ニトロプロピルトリエトキシシランなどのニトロ系、３−クロロプロピルトリメトキシシラン、３−クロロプロピルトリエトキシシラン、２−クロロエチルトリメトキシシラン、２−クロロエチルトリエトキシシランなどのクロロ系などがあげられる。

シランカップリング剤の配合量は、シリカ１００重量部に対して２重量部以上が好ましく、５重量部以上がより好ましい。シランカップリング剤の配合量が２重量部未満では、シリカの分散性が悪化する傾向がある。また、シランカップリング剤の配合量は２０重量部以下が好ましく、１５重量部以下がより好ましい。シランカップリング剤の配合量が２０重量部をこえると、ブリードする傾向がある。

本発明のゴム組成物は、前記ゴム成分、シリカおよびシランカップリング剤以外にも、従来からゴム組成物の製造に一般に使用されるカーボンブラック、クレーなどの補充用充填剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、各種老化防止剤、ワックス、軟化剤、硫黄などの加硫剤、各種加硫促進剤、加工助剤などを必要に応じて通常使用される量を含有することができる。

本発明のゴム組成物は、一般的な方法で製造される。すなわち、バンバリーミキサーやニーダー、オープンロールなどでゴム成分および所定のシリカ、必要に応じてシランカップリング剤および前記配合剤を混練りし、その後加硫することにより、本発明のゴム組成物を製造することができる。

本発明のゴム組成物は、タイヤ用として使用されるものであり、転がり抵抗の低減とウェットスキッド性能の向上を両立できるという理由から、タイヤ部材のなかでも、トレッドとして好適に使用される。

本発明のタイヤは、本発明のゴム組成物をトレッドに用いて通常の方法により製造される。すなわち、本発明のゴム組成物を、未加硫の段階でトレッドの形状にあわせて押し出し加工し、タイヤ成型機上にて他のタイヤ部材と貼り合わせ、未加硫タイヤを形成する。この未加硫タイヤを加硫機中で加熱加圧することによって、本発明のタイヤを製造できる。なお、本発明のゴム組成物をトレッドの形状に成形する方法としては、ゴム組成物をシート状にしたものを所定の形状に貼り合わせる方法、または２本以上の押出し機にゴム組成物を挿入して押出し機のヘッド出口で２層に形成する方法などがあげられる。

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されるものではない。

以下、実施例および比較例で使用した各種薬品をまとめて説明する。
スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）：旭化成ケミカルズ（株）製のＥ６０
シリカ（１）：デグッサ社製のウルトラジル７０００ＧＲ（２次粒子のピークの数：２、ピーク粒径Ａ：０．４μｍ、ピーク粒径Ｂ：１０μｍ、ピーク強度比（ピーク強度ｂ／ピーク強度ａ）：２．５）
シリカ（２）：デグッサ社製のウルトラジルＶＮ３（２次粒子のピークの数：２、ピーク粒径Ａ：０．４μｍ、ピーク粒径Ｂ：１０μｍ、ピーク強度比（ピーク強度ｂ／ピーク強度ａ）：４．０）
シランカップリング剤：デグッサ社製のＳｉ７５（ビス（トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィド）
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の酸化亜鉛
ステアリン酸：日本油脂（株）製のステアリン酸「椿」
老化防止剤：住友化学（株）製のアンチゲン６Ｃ（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）
ワックス：大内新興化学工業（株）製のサンノックＮ
硫黄：軽井沢硫黄（株）製の粉末硫黄
加硫促進剤ＣＺ：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＣＺ（Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド）
加硫促進剤ＤＰＧ：大内新興化学工業（株）製ノクセラーＤ（Ｎ，Ｎ’−ジフェニルグアニジン）

実施例１〜３および比較例１
表１に示す配合処方にしたがい、バンバリー型ミキサーを用いて、硫黄および加硫促進剤以外の薬品を１５０℃の条件下で３分間混練りし、混練り物を得た。得られた混練り物に硫黄および加硫促進剤を添加し、ロールを用いて、８０℃の条件下で３分間練り込み、未加硫ゴム組成物を得た。得られた未加硫ゴム組成物をトレッドの形状に成形し、タイヤ成型機上で他のタイヤ部材と貼り合わせて未加硫タイヤを形成し、１６０℃の条件下で２０分間プレス加硫することにより、実施例１〜３および比較例１の試験用タイヤ（タイヤサイズ：１９５／６５Ｒ１５）を製造した。

（転がり抵抗）
転がり抵抗試験機を用いて、製造した試験用タイヤをリム（１５×６ＪＪ）、内圧（２３０ｋＰａ）および荷重（３．４３ｋＮ）の条件下で速度（８０ｋｍ／ｈ）で走行させたときの転がり抵抗を測定し、比較例１の転がり抵抗指数を１００とし、以下に示す計算式により、各配合の転がり抵抗を指数表示した。なお、転がり抵抗指数が大きいほど、転がり抵抗を低減でき、好ましいことを示す。
（転がり抵抗指数）＝（比較例１の転がり抵抗）／（各配合の転がり抵抗）×１００

（ウェットスキッド性能）
製造した試験用タイヤを、試験車（国産ＦＦ２０００ｃｃ）の全輪に装着させ、湿潤アスファルト路面にて、初速度１００ｋｍ／ｈで走行中にブレーキを踏み、制動距離を測定した。そして、比較例１のウェットスキッド性能指数を１００とし、以下に示す計算式により、各配合の制動距離を指数表示した。なお、ウェットスキッド性能指数が大きいほど、ウェットスキッド性能が良好であることを示す。
（ウェットスキッド性能指数）＝（比較例１の制動距離）
÷（各配合の制動距離）×１００

（操縦安定性）
製造した試験用タイヤを試験車（国産ＦＦ２０００ｃｃ）の全輪に装着させてテストコースを実車走行させ、ドライバーの官能評価により操縦安定性を評価した。評価は、比較例１の操縦安定性を５点とし、１０点満点で相対評価を行なった。なお、操縦安定性の評点が大きいほど、操縦安定性に優れることを示す。

前記評価結果を表１に示す。

Claims (5)

1. ゴム成分および２次粒子が複数のピークからなる粒度分布を有するシリカを含有し、
   該シリカの粒度分布において、最も小粒径側のピーク粒径Ａにおけるピーク強度ａと、最も大粒径側のピーク粒径Ｂにおけるピーク強度ｂとが、以下の関係式を満たすゴム組成物。
   １＜ピーク強度ｂ／ピーク強度ａ＜３．５
2. 最も小粒径側のピーク粒径Ａが０．１〜５μｍである請求項１記載のゴム組成物。
3. 最も大粒径側のピーク粒径Ｂが５〜５０μｍである請求項１または２記載のゴム組成物。
4. シリカの配合量が、
   ゴム１００重量部に対して３０〜１５０重量部である請求項１、２または３記載のゴム組成物。
5. 請求項１、２、３または４記載のゴム組成物を用いたトレッドを有するタイヤ。