JP2011168709A - トレッド用ゴム組成物及び二輪車用タイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】耐チャンキング性能及びウェットグリップ性能を両立できるトレッド用ゴム組成物、及びそれを用いて作製したトレッドを有する二輪車用タイヤを提供する。
【解決手段】ゴム成分と、平均一次粒子径が２２ｎｍ以上であるシリカ（１）と、平均一次粒子径が２２ｎｍ未満であるシリカ（２）と、カーボンブラックとを含有し、上記ゴム成分１００質量部に対して、上記シリカ（１）の含有量が３質量部以上、上記シリカ（２）の含有量が５質量部以上、上記シリカ（１）及び（２）の合計含有量が１５〜１５０質量部、上記カーボンブラックの含有量が２０質量部以上であり、二輪車用タイヤに使用されるトレッド用ゴム組成物に関する。
【選択図】なし

Description

本発明は、トレッド用ゴム組成物、及びそれを用いて作製したトレッドを有する二輪車用タイヤに関する。

二輪車用タイヤ（特にモトクロス用タイヤ）に使用されるトレッド用ゴム組成物は、走行時のチャンキングの発生を抑制するため、高い機械的強度が求められる。その為、高い補強性を示すカーボンブラックを使用することが一般的である。しかし、カーボンブラックを使用すると、ウェットグリップ性能が悪化する傾向がある。

ウェットグリップ性能を改善する方法として、カーボンブラックをシリカで置換する方法が知られている。しかし、シリカは、カーボンブラックに比べて補強性が低いため、この方法を用いると、機械的強度が低下し、耐チャンキング性能が悪化する傾向がある。したがって、耐チャンキング性能及びウェットグリップ性能を両立させる方法が望まれている。

特許文献１には、平均一次粒子径が異なる２種類のシリカを用いてウェットグリップ性能などを改善することが提案されている。しかし、耐チャンキング性能及びウェットグリップ性能を両立させる点について、未だ改善の余地がある。

特開２００８−５０５７０号公報

本発明は、前記課題を解決し、耐チャンキング性能及びウェットグリップ性能を両立できるトレッド用ゴム組成物、及びそれを用いて作製したトレッドを有する二輪車用タイヤを提供することを目的とする。

本発明は、ゴム成分と、平均一次粒子径が２２ｎｍ以上であるシリカ（１）と、平均一次粒子径が２２ｎｍ未満であるシリカ（２）と、カーボンブラックとを含有し、上記ゴム成分１００質量部に対して、上記シリカ（１）の含有量が３質量部以上、上記シリカ（２）の含有量が５質量部以上、上記シリカ（１）及び（２）の合計含有量が１５〜１５０質量部、上記カーボンブラックの含有量が２０質量部以上であり、二輪車用タイヤに使用されるトレッド用ゴム組成物に関する。

上記ゴム成分は、天然ゴムと、スチレンブタジエンゴム及び／又はブタジエンゴムとを含むことが好ましい。

上記ゴム組成物は、上記シリカ（１）及び（２）の合計含有量１００質量部に対して２〜１５質量部のシランカップリング剤を含有することが好ましい。

本発明はまた、上記ゴム組成物を用いて作製したトレッドを有する二輪車用タイヤに関する。

上記二輪車用タイヤは、モトクロス用タイヤであることが好ましい。

本発明によれば、ゴム成分に対して、平均一次粒子径が異なる２種類のシリカと、カーボンブラックとを所定量配合したゴム組成物であるので、該ゴム組成物をトレッドとして用いることにより、優れた耐チャンキング性能及びウェットグリップ性能を有する二輪車用タイヤを提供できる。

本発明のゴム組成物は、ゴム成分と、平均一次粒子径が２２ｎｍ以上であるシリカ（１）と、平均一次粒子径が２２ｎｍ未満であるシリカ（２）と、カーボンブラックとを含有する。平均一次粒子径が異なる２種類のシリカを併用することで、良好な機械的強度を維持しながら、ウェットグリップ性能を改善することができる。また、該２種類のシリカとカーボンブラックとを併用することで、機械的強度を高め、耐チャンキング性能を改善できる。その結果、耐チャンキング性能及びウェットグリップ性能がバランス良く得られる。

ゴム成分としては、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、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）、ハロゲン化ブチルゴム（Ｘ−ＩＩＲ）、スチレンイソプレンブタジエンゴム（ＳＩＢＲ）などが挙げられる。これら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、耐チャンキング性能及びウェットグリップ性能がバランス良く得られるという点から、ＮＲと、ＢＲ及び／又はＳＢＲとを併用することが好ましく、ＮＲ及びＳＢＲを併用することがより好ましい。ＮＲ、ＢＲ及びＳＢＲとしては特に限定されず、タイヤ工業において一般的な材料を使用できる。

本発明のゴム組成物がＮＲを含有する場合、ゴム成分１００質量％中のＮＲの含有量は、好ましくは５質量％以上、より好ましくは１５質量％以上、更に好ましくは２５質量％以上である。５質量％未満であると、耐チャンキング性能が悪化する傾向がある。該ＮＲの含有量は、好ましくは５５質量％以下、より好ましくは４５質量％以下、更に好ましくは３５質量％以下である。５５質量％を超えると、ウェットグリップ性能が悪化する傾向がある。

本発明のゴム組成物がＳＢＲを含有する場合、ゴム成分１００質量％中のＳＢＲの含有量は、好ましくは４５質量％以上、より好ましくは５５質量％以上、更に好ましくは６５質量％以上である。４５質量％未満であると、ウェットグリップ性能が悪化する傾向がある。該ＳＢＲの含有量は、好ましくは９５質量％以下、より好ましくは８５質量％以下、更に好ましくは７５質量％以下である。９５質量％を超えると、耐チャンキング性能が悪化する傾向がある。

ＳＢＲのスチレン含有量は、好ましくは２５質量％以上、より好ましくは３５質量％以上、更に好ましくは３８質量％以上である。２５質量％未満の場合、ウェットグリップ性能が悪化する傾向がある。また、ＳＢＲのスチレン含有量は、好ましくは５５質量％以下、より好ましくは４５質量％以下、更に好ましくは４２質量％以下である。５５質量％を超えると、耐チャンキング性能が悪化する傾向がある。
なお、本明細書において、スチレン含有量は、Ｈ^１−ＮＭＲ測定によって算出される。

シリカ（１）及び（２）としては、例えば、乾式法により調製されたシリカ（無水ケイ酸）、湿式法により調製されたシリカ（含水ケイ酸）などが挙げられる。なかでも、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、湿式法により調製されたシリカが好ましい。

シリカ（１）の平均一次粒子径は、２２ｎｍ以上、好ましくは２５ｎｍ以上である。２２ｎｍ未満では、シリカ（２）との平均一次粒子径の差が小さいため、２種類のシリカの併用による効果（耐チャンキング性能及びウェットグリップ性能の両立）を充分に得られないおそれがある。また、シリカ（１）の平均一次粒子径は、好ましくは５０ｎｍ以下、より好ましくは４０ｎｍ以下である。５０ｎｍを超えると、シリカ（１）が破壊核となり、耐チャンキング性能が悪化する傾向がある。

シリカ（２）の平均一次粒子径は、２２ｎｍ未満、好ましくは１８ｎｍ未満、より好ましくは１６ｎｍ未満である。２２ｎｍ以上では、シリカ（１）との平均一次粒子径の差が小さいため、２種類のシリカの併用による効果を充分に得られないおそれがある。また、シリカ（２）の平均一次粒子径は、好ましくは５ｎｍ以上、より好ましくは１０ｎｍ以上である。５ｎｍ未満では、シリカ（２）の分散が困難となり、耐チャンキング性能が悪化する傾向がある。

シリカ（１）の平均一次粒子径は、シリカ（２）の平均一次粒子径の１．４倍以上が好ましく、２．０倍以上がより好ましい。１．４倍未満では、シリカ（１）及び（２）の平均一次粒子径の差が小さいため、２種類のシリカの併用による効果を充分に得られないおそれがある。

なお、本発明におけるシリカの平均一次粒子径とは、凝集構造を構成するシリカの最小粒子単位を円として観察し、その最小粒子の絶対最大長を円の直径として測定した値の平均値を意味する。シリカの平均一次粒子径は、例えば（株）日立製作所製の透過型電子顕微鏡Ｈ−７１００を用いて、一次粒子１００個の直径を観察し、その一次粒子１００個の直径の平均値を求めることによって得られる。

シリカ（１）の含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、３質量部以上、好ましくは５質量部以上、より好ましくは８質量部以上である。３質量部未満では、２種類のシリカの併用による効果を充分に得られないおそれがある。また、シリカ（１）の含有量は、好ましくは３０質量部以下、より好ましくは２０質量部以下、更に好ましくは１２質量部以下である。３０質量部を超えると、機械的強度が低下し、耐チャンキング性能が悪化する傾向がある。

シリカ（２）の含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、５質量部以上、好ましくは１０質量部以上、より好ましくは１８質量部以上である。５質量部未満では、２種類のシリカの併用による効果を充分に得られないおそれがある。また、シリカ（２）の含有量は、好ましくは４０質量部以下、より好ましくは３０質量部以下、更に好ましくは２２質量部以下である。４０質量部を超えると、シリカ（２）の分散が困難となり、耐チャンキング性能が悪化する可能性がある。

シリカ（１）及び（２）の合計含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、１５質量部以上、好ましくは２０質量部以上、より好ましくは２５質量部以上である。１５質量部未満では、シリカ（１）及び（２）の添加による補強効果が充分に得られない傾向がある。また、該合計含有量は、１５０質量部以下、好ましくは７５質量部以下、より好ましくは５０質量部以下である。１５０質量部を超えると、シリカ（１）及び（２）を均一に分散させることが困難となり、加工性が悪化する傾向がある。

全シリカ１００質量％中のシリカ（１）の含有率は、好ましくは１５質量％以上、より好ましくは３０質量％以上である。１５質量％未満では、ウェットグリップ性能の改善効果が充分に得られないおそれがある。また、該含有率は、好ましくは５５質量％以下、より好ましくは４０質量％以下である。５５質量％を超えると、機械的強度が不足して、耐チャンキング性能が悪化する傾向がある。

シリカ（２）の含有量は、シリカ（１）の含有量の０．０３倍以上が好ましく、０．５倍以上がより好ましく、１．５倍以上が更に好ましい。０．０３倍未満では、２種類のシリカの併用による効果を充分に得られないおそれがある。また、シリカ（２）の含有量は、シリカ（１）の含有量の１４倍以下が好ましく、７倍以下がより好ましく、３倍以下が更に好ましい。１４倍を超えると、シリカ（２）の分散が困難となり、耐チャンキング性能が悪化する可能性がある。

シリカ（１）及び（２）は、シランカップリング剤と併用することが好ましい。シランカップリング剤としては、ゴム工業において、従来からシリカと併用される任意のシランカップリング剤を使用することができ、例えば、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などのメルカプト系、ビニルトリエ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などのニトロ系、３−クロロプロピルトリメトキシシランなどのクロロ系などが挙げられる。これら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、スルフィド系が好ましく、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィドがより好ましい。

シランカップリング剤の含有量は、シリカ（１）及び（２）の合計含有量１００質量部に対して、好ましくは２質量部以上、より好ましくは５質量部以上、更に好ましくは８質量部以上である。２質量部未満では、耐チャンキング性能が悪化する傾向がある。また、シランカップリング剤の含有量は、好ましくは１５質量部以下、より好ましくは１２質量部以下である。１５質量部を超えると、コストの増加に見合った効果が得られない傾向がある。

本発明のゴム組成物は、カーボンブラックを含有する。シリカ（１）及び（２）を含む系にカーボンブラックを更に配合することで、補強性が向上し、本発明の効果が良好に得られる。カーボンブラックとしては、例えば、ＧＰＦ、ＨＡＦ、ＩＳＡＦ、ＳＡＦ等、タイヤ工業において一般的なものを用いることができる。

カーボンブラックのチッ素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）は、好ましくは３０ｍ^２／ｇ以上、より好ましくは７０ｍ^２／ｇ以上である。３０ｍ^２／ｇ未満では、充分な補強性が得られない傾向がある。また、カーボンブラックのＮ_２ＳＡは、好ましくは２５０ｍ^２／ｇ以下、より好ましくは１５０ｍ^２／ｇ以下である。２５０ｍ^２／ｇを超えると、未加硫ゴム組成物の粘度が高くなり、加工性が悪化する傾向がある。
なお、カーボンブラックのＮ_２ＳＡは、ＪＩＳ Ｋ６２１７のＡ法によって求められる。

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、２０質量部以上、より好ましくは３０質量部以上、更に好ましくは３５質量部以上である。２０質量部未満では、充分な補強性が得られない傾向がある。また、カーボンブラックの含有量は、好ましくは６０質量部以下、より好ましくは５０質量部以下、更に好ましくは４５質量部以下である。６０質量部を超えると、ゴムの硬度が高くなり、シリカによるウェットグリップ性能の改善効果が充分に得られないおそれがある。

本発明のゴム組成物には、前記成分以外にも、ゴム組成物の製造に一般に使用される配合剤、例えば、クレー等の補強用充填剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、各種老化防止剤、アロマオイル等のオイル、ワックス、硫黄等の加硫剤、加硫促進剤等を適宜配合することができる。

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前記各成分を混練りし、その後加硫する方法等により製造できる。

本発明のゴム組成物は、二輪車用タイヤのトレッドに用いられ、モトクロス用タイヤのトレッドに好適に用いられる。

本発明の二輪車用タイヤは、上記ゴム組成物を用いて通常の方法によって製造される。すなわち、必要に応じて各種添加剤を配合したゴム組成物を、未加硫の段階でトレッドの形状に合わせて押し出し加工し、タイヤ成型機上にて通常の方法にて成形し、他のタイヤ部材とともに貼り合わせ、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して二輪車用タイヤを製造できる。また、ストリップを巻きつけて作製するＳＴＷ工法により二輪車用タイヤを製造してもよい。

本発明の二輪車用タイヤは、自動二輪車用タイヤとして好適に用いられ、特にモトクロス用タイヤとして好適に用いられる。本発明により得られる二輪車用タイヤは、耐チャンキング性能及びウェットグリップ性能を両立できる。

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、実施例及び比較例で用いた各種薬品について説明する。
ＮＲ：ＴＳＲ
ＳＢＲ：旭化成ケミカルズ（株）製のタフデン４８５０（オイル含有ＳＢＲ、ＳＢＲ固形分１００質量部に対してオイルを５０質量部含有、スチレン含有量：４０％、非変性、表１ではＳＢＲ固形分の質量を記載）
カーボンブラック：キャボットジャパン（株）製のショウブラックＮ２２０（Ｎ_２ＳＡ：１１１ｍ^２／ｇ）
シリカ（１）：デグッサ社製のＵＬＴＲＡＳＩＬ３６０（平均一次粒子径：２８ｎｍ）
シリカ（２−１）：デグッサ社製のＣＡＲＰＬＥＸ＃６７（平均一次粒子径：１４ｎｍ）
シリカ（２−２）：ローディアジャパン（株）製のＺＥＯＳＩＬ １１５ＧＲ（平均一次粒子径：２０ｎｍ）
オイル：三共油化工業（株）製のＡ／Ｏミックス
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：大内新興化学工業（株）製のノクラック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）
ステアリン酸：日油（株）製のステアリン酸
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の亜鉛華１号
シランカップリング剤：デグッサ社製のＳｉ６９（ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド）
硫黄：鶴見化学工業（株）製の粉末硫黄
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及び比較例１〜４
表１に示す配合処方に従い、１．７Ｌバンバリーミキサーを用いて、硫黄及び加硫促進剤以外の材料を１５０℃の条件下で５分間混練りし、混練り物を得た。次に、得られた混練り物に硫黄及び加硫促進剤を添加し、２軸オープンロールを用いて、８０℃の条件下で３分間練り込み、未加硫ゴム組成物を得た。更に、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ともに貼り合わせ、１５０℃で３０分間加硫することにより、試験用タイヤ（モトクロス用タイヤ）を製造した。

上記試験用タイヤを用いて以下の評価を行った。その結果を表１に示す。

（ウェットグリップ性能）
上記試験用タイヤを自動二輪車の全輪に装着し、テストコース（ウェット路面）を実車走行し、ドライバーの官能評価により、ウェットグリップ性能を評価した。評価結果は、比較例１を１００として指数表示した。指数が大きいほど、ウェットグリップ性能が良好であることを示す。

（耐チャンキング性能）
上記試験用タイヤを自動二輪車の全輪に装着し、テストコース（ウェット路面）を１５ｋｍ実車走行した。そして、走行後の上記試験用タイヤのブロック欠けの大きさ、数を目視で観察することにより、耐チャンキング性能を評価した。評価結果は、比較例１を１００として指数表示した。指数が大きいほど、耐チャンキング性能が良好であることを示す。

表１より、平均一次粒子径が異なる２種類のシリカと、カーボンブラックとを併用した実施例は、比較例に比べて、耐チャンキング性能及びウェットグリップ性能がバランス良く改善された。一方、上記成分を併用していない比較例は、これらの性能をバランス良く改善することができなかった。

Claims (5)

1. ゴム成分と、平均一次粒子径が２２ｎｍ以上であるシリカ（１）と、平均一次粒子径が２２ｎｍ未満であるシリカ（２）と、カーボンブラックとを含有し、
   前記ゴム成分１００質量部に対して、前記シリカ（１）の含有量が３質量部以上、前記シリカ（２）の含有量が５質量部以上、前記シリカ（１）及び（２）の合計含有量が１５〜１５０質量部、前記カーボンブラックの含有量が２０質量部以上であり、
   二輪車用タイヤに使用されるトレッド用ゴム組成物。
2. 前記ゴム成分が、天然ゴムと、スチレンブタジエンゴム及び／又はブタジエンゴムとを含む請求項１記載のトレッド用ゴム組成物。
3. 前記シリカ（１）及び（２）の合計含有量１００質量部に対して２〜１５質量部のシランカップリング剤を含有する請求項１又は２記載のトレッド用ゴム組成物。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のゴム組成物を用いて作製したトレッドを有する二輪車用タイヤ。
5. モトクロス用タイヤである請求項４記載の二輪車用タイヤ。