JP2013035892A - タイヤ用ゴム組成物、その製造方法及び空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】工程負荷の増大を抑制しながら、ドライグリップ性能を改善できるタイヤ用ゴム組成物、その製造方法、及び該ゴム組成物を用いて作製した空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】ゴム成分と、重量平均分子量Ｍｗが１．０×１０^２〜１．０×１０^５のポリイソブチレンとを含有するタイヤ用ゴム組成物に関する。上記ポリイソブチレンの重量平均分子量Ｍｗは１．０×１０^４〜１．０×１０^５であることが好ましく、上記ゴム成分１００質量部に対する上記ポリイソブチレンの含有量は１０〜４０質量部であることが好ましい。
【選択図】なし

Description

本発明は、タイヤ用ゴム組成物、その製造方法、及び該ゴム組成物を用いて作製した空気入りタイヤに関する。

従来より、レースなどに使用される高性能タイヤ（競技用タイヤ）のトレッドゴムにおいては、優れたドライグリップ性能を確保するため、ヒステリシスロスを大きくする手法が用いられてきた。ヒステリシスロスを大きくする手法としては、カーボンブラックやオイルを多量に配合する手法が一般的に用いられる。しかし、この手法を用いる場合、カーボンブラックを良好に分散させるため、混練りの工数を追加し、カーボンブラックやオイルを分割して投入することが必要になる場合があり、工程負荷が大きくなるという点で改善の余地があった。従って、工程負荷の増大を抑制しながら、ドライグリップ性能を改善する方法が求められている。

特許文献１には、末端にアリル基を有するポリイソブチレンを用いることにより、氷上グリップ性能及び耐摩耗性を改善する手法が開示されている。しかし、工程負荷の増大を抑制しながら、ドライグリップ性能を改善する点については、充分に検討されていなかった。

特開２００１−９８１１２号公報

本発明は、前記課題を解決し、工程負荷の増大を抑制しながら、ドライグリップ性能を改善できるタイヤ用ゴム組成物、その製造方法、及び該ゴム組成物を用いて作製した空気入り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、重量平均分子量Ｍｗが１．０×１０^２〜１．０×１０^５のポリイソブチレンとを含有するタイヤ用ゴム組成物に関する。

上記ポリイソブチレンの重量平均分子量Ｍｗが１．０×１０^４〜１．０×１０^５であることが好ましい。

上記ゴム成分１００質量部に対する上記ポリイソブチレンの含有量が１０〜４０質量部であることが好ましい。

上記ゴム組成物はトレッド用ゴム組成物として使用されることが好ましい。

本発明はまた、上記ゴム成分を混練りするベース練り工程１と、上記ベース練り工程１で得られた混練り物及び上記ポリイソブチレンを混練りするベース練り工程２と、上記ベース練り工程２で得られた混練り物、加硫剤及び加硫促進剤を混練りする仕上げ練り工程とを含む上記ゴム組成物の製造方法に関する。

本発明はまた、上記ゴム組成物を用いて作製した空気入りタイヤに関する。

本発明によれば、ゴム成分と、特定の重量平均分子量Ｍｗを有するポリイソブチレンとを含有するタイヤ用ゴム組成物であるので、工程負荷の増大を抑制しながら、ドライグリップ性能を改善し、生産性及びドライグリップ性能を両立させることができる。

本発明のゴム組成物は、ゴム成分と、特定の重量平均分子量Ｍｗを有するポリイソブチレンとを含有する。上記ポリイソブチレンは、オイルなどの従来の可塑剤と比較して、高いヒステリシスロスを発生させることが可能であり、可塑剤として用いることで、優れたドライグリップ性能が得られる。また、上記ポリイソブチレンをオイルと置換して用いることで、カーボンブラックやオイルを増量せずにドライグリップ性能を改善できるため、ドライグリップ性能の改善に伴う工程負荷の増大を抑制し、良好な生産性を維持することができる。

上記ポリイソブチレンとしては、重量平均分子量Ｍｗが１．０×１０^２〜１．０×１０^５のものを使用することができ、市販品としては、新日本石油（株）製のテトラックスなどが挙げられる。

上記ポリイソブチレンの重量平均分子量Ｍｗは、１．０×１０^２以上、好ましくは１．０×１０^４以上、より好ましくは３．０×１０^４以上、更に好ましくは５．０×１０^４以上である。また、上記ポリイソブチレンの重量平均分子量Ｍｗは、１．０×１０^５以下、好ましくは９．０×１０^４以下である。Ｍｗが上記範囲未満であると耐摩耗性が劣る傾向があり、上記範囲を超えるとドライグリップ性能を充分に改善できない傾向がある。
なお、Ｍｗは、ゲルパーミエーションクロマトグラフ（ＧＰＣ）（東ソー（株）製ＧＰＣ−８０００シリーズ、検出器：示差屈折計、カラム：東ソー（株）製のＴＳＫＧＥＬ ＳＵＰＥＲＭＡＬＴＰＯＲＥ ＨＺ−Ｍ）による測定値を基に標準ポリスチレン換算により求めたものである。

上記ポリイソブチレンの含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは１０質量部以上、より好ましくは１５質量部以上である。１０質量部未満であると、ドライグリップ性能を充分に改善することができない場合がある。また、上記ポリイソブチレンの含有量は、好ましくは４０質量部以下、より好ましくは３０質量部以下である。４０質量部を超えると、ゴム−ゴム間の接着性能が低下し、ラミネーション（ゴムの剥がれ）が発生し易くなる場合がある。

本発明で使用するゴム成分としては、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）などのジエン系ゴムが挙げられる。なかでも、耐熱性及びドライグリップ性能が良好であるという点から、ＳＢＲ、ＢＲが好ましく、ＳＢＲがより好ましい。
ＳＢＲ、ＢＲとしては特に限定されず、タイヤ工業において一般的なものを使用できる。

ゴム成分１００質量％中のＳＢＲの含有量は、好ましくは５０質量％以上、より好ましくは６０質量％以上であり、１００質量％であってもよい。ＳＢＲの含有量が上記範囲未満であると、ＳＢＲを配合した効果が充分に得られない傾向がある。

ゴム成分１００質量％中のＢＲの含有量は、好ましくは５０質量％以下、より好ましくは４０質量％以下である。上記範囲を超えると、ＳＢＲの含有量が少なくなり、充分なドライグリップ性能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ことが好ましい。
ここで、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６０ｍ^２／ｇ以上、より好ましくは９０ｍ^２／ｇ以上である。６０ｍ^２／ｇ未満では、充分な補強性やドライグリップ性能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１８０ｍ^２／ｇ以下、より好ましくは１５０ｍ^２／ｇ以下である。１８０ｍ^２／ｇを超えると、カーボンブラックの分散性が悪化し、工程負荷が大きくなる傾向がある。
なお、カーボンブラックのＮ_２ＳＡは、ＪＩＳ Ｋ ６２１７−２：２００１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、好ましくは５質量部以上、より好ましくは１５質量部以上であり、好ましくは６０質量部以下、より好ましくは４０質量部以下である。カーボンブラックの含有量が上記範囲未満であると、充分な補強性やドライグリップ性能が得られない傾向があり、上記範囲を超えると、カーボンブラックの分散性が悪化し、工程負荷が大きくなる傾向がある。

本発明のゴム組成物は、シリカを含有することが好ましい。また、シリカは、シランカップリング剤と併用してもよい。
ここで、シリカのチッ素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）は、好ましくは６０ｍ^２／ｇ以上、より好ましくは９０ｍ^２／ｇ以上である。６０ｍ^２／ｇ未満では、充分な補強性やドライグリップ性能が得られない傾向がある。また、シリカのＮ_２ＳＡは、好ましくは１８０ｍ^２／ｇ以下、より好ましくは１３０ｍ^２／ｇ以下である。１８０ｍ^２／ｇを超えると、シリカの分散性が悪化し、工程負荷が大きくなる傾向がある。
なお、シリカのＮ_２ＳＡは、ＡＳＴＭ Ｄ３０３７−８１に準じてＢＥＴ法で測定される。

シリカの含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは５０質量部以上、より好ましくは６５質量部以上であり、好ましくは１００質量部以下、より好ましくは８０質量部以下である。シリカの含有量が上記範囲未満であると、充分な補強性やドライグリップ性能が得られない傾向があり、上記範囲を超えると、シリカの分散性が悪化し、工程負荷が大きくなる傾向がある。

シリカ及びカーボンブラックの合計含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは５５質量部以上、より好ましくは８０質量部以上であり、好ましくは１６０質量部以下、より好ましくは１２０質量部以下である。上記範囲内であると、ドライグリップ性能と生産性とを高次元で両立できる。

シリカ及びカーボンブラックの合計１００質量％中のシリカの含有率は、好ましくは５０質量％以上、より好ましくは６５質量％以上であり、好ましくは９５質量％以下、より好ましくは８０質量％以下である。上記範囲内であると、ドライグリップ性能と生産性とを高次元で両立できる。

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、酸化亜鉛、ステアリン酸、各種老化防止剤、ワックス、オイル、硫黄などの加硫剤、加硫促進剤などを適宜配合できる。

加硫剤としては特に限定されず、硫黄など、タイヤ工業において一般的なものを使用できる。

加硫促進剤としては特に限定されず、従来公知のものが挙げられ、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（ＤＺ）、メルカプトベンゾチアゾール（ＭＢＴ）、ジベンゾチアゾリルジスルフィド（ＭＢＴＳ）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニルグアニジン（ＤＰＧ）などが挙げられる。なかでも、加硫速度をコントロールしやすいという理由から、ＴＢＢＳ、ＣＢＳ、ＤＺなどのスルフェンアミド系加硫促進剤が好ましく、ＴＢＢＳがより好ましい。

本発明のゴム組成物は、特定の重量平均分子量Ｍｗを有するポリイソブチレンを可塑剤として使用しているため、オイルを減量しても、良好なドライグリップ性能を確保することができる。
本発明のゴム組成物において、オイルの含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは４５質量部以下、より好ましくは２５質量部以下であり、好ましくは５質量部以上、より好ましくは１５質量部以上である。

本発明のゴム組成物は、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などにより製造できる。

本発明のゴム組成物は、ゴム成分を混練りするベース練り工程１と、ベース練り工程１で得られた混練り物及び特定の重量平均分子量Ｍｗを有するポリイソブチレンを混練りするベース練り工程２と、ベース練り工程２で得られた混練り物、加硫剤及び加硫促進剤を混練りする仕上げ練り工程とを含む製造方法により好適に製造できる。このように、ベース練り工程を複数の段階に分割し、上記ポリイソブチレンを二段階目以降のベース練り工程で混練りすることで、上記ポリイソブチレンのローターなどへの付着を抑制できる。また、上記ポリイソブチレンを、比較的低温で混練りする仕上げ練り工程ではなく、ベース練り工程で混練りすることにより、上記ポリイソブチレンを良好に分散させ、ラミネーションの発生を抑制することができる。

上記ポリイソブチレンを良好に分散させることができるという点から、ベース練り工程２の混練り温度は、好ましくは１５０〜１７０℃、より好ましくは１６０〜１７０℃であり、混練り時間は、好ましくは１〜３分、より好ましくは２〜２．５分である。ベース練り工程１については特に限定されないが、１３０〜１６５℃で１．５〜３分間程度混練りすればよい。同様に、仕上げ練り工程については、８０〜９０℃で１．５〜５分間程度混練りすればよい。

なお、シリカやカーボンブラックなどの他の薬品を混練りする工程は特に限定されないが、本発明の効果が良好に得られるという点から、カーボンブラックをベース練り工程１で混練りし、シリカ、シランカップリング剤、老化防止剤、ステアリン酸、酸化亜鉛、オイルをベース練り工程２で混練りすることが好ましい。

本発明のゴム組成物は、タイヤの各部材に使用でき、なかでも、トレッドに好適に使用できる。

本発明の空気入りタイヤは、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など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タイヤを製造できる。

本発明の空気入りタイヤは、乗用車用タイヤ、トラック・バス用タイヤ、競技用タイヤなどに用いることができ、競技用タイヤに好適に用いられる。

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、実施例及び比較例で使用した各種薬品について、まとめて説明する。
ＳＢＲ：ＪＳＲ（株）製のＳＢＲ１５０２
ＢＲ：宇部興産（株）製のＢＲ１５０Ｂ
カーボンブラック：三菱化学（株）製のダイアブラックＡ（Ｎ１１０、Ｎ_２ＳＡ：１４２ｍ^２／ｇ）
シリカ：ローディア社製の１１５ＧＲ（Ｎ_２ＳＡ：１１２ｍ^２／ｇ）
シランカップリング剤：デグッサ社製のＳｉ６９
老化防止剤６Ｃ：フレキシス社製のサントフレックス１３
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）製の酸化亜鉛２種
アロマオイル：ジャパンエナジー社製のプロセスＸ−２６０
ポリイソブチレン１：新日本石油（株）製のテトラックス４Ｔ（Ｍｗ：５９０００）
ポリイソブチレン２：新日本石油（株）製のテトラックス６Ｔ（Ｍｗ：８００００）
硫黄：鶴見化学工業（株）製の粉末硫黄
加硫促進剤ＮＳ：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＮＳ

実施例及び比較例
表１の配合処方に従い、１．７Ｌバンバリーミキサーを用いて、ＳＢＲ、ＢＲ、カーボンブラックを１５０℃で２．５分間混練りした。（ベース練り工程１）
次に、１．７Ｌバンバリーミキサーを用いて、ベース練り工程１で得られた混練り物、ポリイソブチレン、シリカ、シランカップリング剤、老化防止剤、ステアリン酸、酸化亜鉛、アロマオイルを１６０℃で２．５分間混練りした。（ベース練り工程２）
次に、オープンロールを用いて、ベース練り工程２で得られた混練り物、硫黄及び加硫促進剤を８５℃で２分間混練りし、未加硫ゴム組成物を得た。（仕上げ練り工程）
得られた未加硫ゴム組成物をトレッドの形状に成形し、他のタイヤ部材と貼り合わせてタイヤに成形し、１７０℃で１０分間加硫することで試験用タイヤを製造した。

得られた未加硫ゴム組成物、試験用タイヤを使用して、下記の評価を行った。それぞれの試験結果を表１に示す。

（ムーニー粘度）
未加硫ゴム組成物について、ＪＩＳ Ｋ６３００−１：２００１に準拠した測定方法に従い、１３０℃で測定したムーニー粘度（ＭＬ_１＋４）を工程負荷の指標とした。ムーニー粘度が低いほど、工程負荷が低く、生産性に優れることを示す。

（ドライグリップ性能）
製造した試験用タイヤを車両の全輪に装着し、１周約３．５ｋｍのサーキットコースを５周走行した際のグリップフィーリングによりドライグリップ性能を評価した。結果は、比較例１を５点とし、１０点満点で示した。

表１より、ポリイソブチレンを含有する実施例は、可塑剤の合計量（アロマオイル及びポリイソブチレンの合計量）が同じ比較例と比較して、ムーニー粘度を同程度に維持しながら、ドライグリップ性能が改善し、ドライグリップ性能と生産性とを両立できた。

Claims (6)

1. ゴム成分と、重量平均分子量Ｍｗが１．０×１０^２〜１．０×１０^５のポリイソブチレンとを含有するタイヤ用ゴム組成物。
2. 前記ポリイソブチレンの重量平均分子量Ｍｗが１．０×１０^４〜１．０×１０^５である請求項１記載のタイヤ用ゴム組成物。
3. 前記ゴム成分１００質量部に対する前記ポリイソブチレンの含有量が１０〜４０質量部である請求項１又は２記載のタイヤ用ゴム組成物。
4. トレッド用ゴム組成物として使用される請求項１〜３のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
5. 前記ゴム成分を混練りするベース練り工程１と、
   前記ベース練り工程１で得られた混練り物及び前記ポリイソブチレンを混練りするベース練り工程２と、
   前記ベース練り工程２で得られた混練り物、加硫剤及び加硫促進剤を混練りする仕上げ練り工程とを含む請求項１〜４のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物の製造方法。
6. 請求項１〜４のいずれかに記載のゴム組成物を用いて作製した空気入りタイヤ。