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WO2013008927A1 - タイヤ用ゴム組成物 - Google Patents

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WO2013008927A1
WO2013008927A1 PCT/JP2012/067982 JP2012067982W WO2013008927A1 WO 2013008927 A1 WO2013008927 A1 WO 2013008927A1 JP 2012067982 W JP2012067982 W JP 2012067982W WO 2013008927 A1 WO2013008927 A1 WO 2013008927A1
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WO
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silica
weight
parts
modified
rubber composition
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PCT/JP2012/067982
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English (en)
French (fr)
Inventor
武田　慎也
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Yokohama Rubber Co Ltd
Original Assignee
Yokohama Rubber Co Ltd
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Publication date
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Priority to US14/131,829 priority patent/US9260600B2/en
Priority to DE112012002960.7T priority patent/DE112012002960B4/de
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    • Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/86—Optimisation of rolling resistance, e.g. weight reduction 

Definitions

  • the present invention relates to a tire rubber composition in which low rolling resistance and wet grip performance are improved from conventional levels.
  • silica in order to improve the balance between low rolling resistance and wet grip performance, it is known to add silica to a rubber composition constituting a tread portion of a pneumatic tire.
  • silica has a silanol group on its surface and tends to agglomerate, and its dispersibility may be insufficient due to its poor affinity with diene rubber.
  • the loss tangent (tan ⁇ ) of the rubber composition, etc. There was a problem that the effect of modifying the dynamic viscoelastic properties could not be obtained sufficiently.
  • Patent Document 1 improves rolling resistance (tan ⁇ at 60 ° C.) by improving the dispersibility of silica by using a rubber composition in which silica is mixed with a terminal-modified solution-polymerized styrene butadiene rubber whose end is modified with polyorganosiloxane or the like. Propose to reduce. Although this rubber composition has an effect of reducing rolling resistance, the demand level expected by consumers to improve low rolling resistance and wet grip performance is higher, and it is required to further improve the balance of both performances. It was.
  • An object of the present invention is to provide a rubber composition for a tire that has improved low rolling resistance and wet grip performance to the conventional level or more.
  • the rubber composition for a tire of the present invention that achieves the above object is a 100% by weight diene rubber containing 5 to 50% by weight of a terminal-modified solution-polymerized styrene butadiene rubber (modified S-SBR) having a vinyl unit content of 60% by weight or more. 2 to 50 parts by weight of an aromatic-modified terpene resin having a softening point of 100 ° C.
  • modified S-SBR terminal-modified solution-polymerized styrene butadiene rubber
  • the functional group of the modified S-SBR is reactive with the silanol group on the silica surface, the ratio of silica to the total amount of reinforcing filler containing silica and carbon black is 85% by weight or more, and the nitrogen of silica-X adsorption specific surface area of 140 m 2 / g or more, the nitrogen adsorption specific surface area of the silica -Y is less than 100 m 2 / g or more 140 m 2 / g, and the diene rubber 100 weight x parts by weight of the amount of silica -X respect, when the amount of the silica -Y and y parts by weight, and satisfies the relationship x / 7 ⁇ y ⁇ x.
  • the rubber composition for tires of the present invention has a softening point of 100 to a diene rubber containing 5 to 50% by weight of a modified S-SBR having a vinyl unit content of 60% by weight or more and having a functional group reactive with a silanol group. 2 to 50 parts by weight of an aromatic modified terpene resin having a specific particle property as described above, ie, silica-X and silica-Y. Since the silica ratio with respect to the total amount is 85% by weight or more, the dispersibility of silica can be improved, and the low rolling resistance and wet grip performance can be improved to the conventional level or more.
  • the functional group of the modified S-SBR is preferably a hydroxyl group or an amino group, has excellent reactivity with a silanol group on the silica surface, and can improve the dispersibility of silica.
  • the pneumatic tire using the rubber composition for tires of the present invention can improve the low rolling resistance and wet grip performance from the conventional level.
  • 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 rubber composition for a tire of the present invention.
  • FIG. 1 shows an example of an embodiment of a pneumatic tire using a rubber composition for a tire in a tread portion, where 1 is a tread portion, 2 is a sidewall portion, and 3 is a bead portion.
  • two carcass layers 4 in which reinforcing cords extending in the tire radial direction are arranged at predetermined intervals in the tire circumferential direction between left and right bead portions 3 and embedded in a rubber layer are extended.
  • the part is 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.
  • two belt layers 8 in which reinforcing cords inclined and extending in the tire circumferential direction are arranged at predetermined intervals in the tire axial direction and embedded in the rubber layer are arranged. It is installed.
  • 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 composed of the rubber composition for tires of the present invention.
  • 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. Of the 100% by weight of the diene rubber, 5 to 50% by weight is terminal-modified solution-polymerized styrene butadiene rubber (hereinafter referred to as “modified S-SBR”).
  • modified S-SBR has a vinyl unit content of 60% by weight or more, preferably 60 to 80% by weight. When the vinyl unit content of the modified S-SBR is less than 60% by weight, the affinity with silica is insufficient, and the low rolling resistance and wet grip performance cannot be sufficiently improved.
  • the vinyl unit content of the modified S-SBR is measured by infrared spectroscopic analysis (Hampton method).
  • the modified S-SBR is a solution-polymerized styrene butadiene rubber in which both or one of its molecular ends is modified with a functional group reactive with a silanol group on the silica surface.
  • the functional group that reacts with the silanol group is preferably a hydroxyl group-containing polyorganosiloxane structure, alkoxysilyl group, hydroxyl group, aldehyde group, carboxyl group, amino group, imino group, epoxy group, amide group, thiol group, ether group At least one selected from the group consisting of: Of these, a hydroxyl group and an amino group are more preferred.
  • the content of the modified S-SBR is 5 to 50% by weight, preferably 10 to 30% by weight, in 100% by weight of the diene rubber.
  • the content of the modified S-SBR is less than 5% by weight, the dispersibility of silica is insufficient and the wet grip performance cannot be sufficiently improved.
  • the content of the modified S-SBR exceeds 50% by weight, the rolling resistance is worsened.
  • the diene rubber contains 50 to 95% by weight, preferably 70 to 90% by weight, of other diene rubbers excluding the modified S-SBR.
  • other diene rubbers include natural rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, unmodified solution-polymerized or emulsion-polymerized styrene-butadiene rubber, terminal-modified solution-polymerized styrene-butadiene rubber other than the above-described modified S-SBR, butyl rubber, and isobutylene.
  • examples include brominated products of / p-methylstyrene copolymer rubber, ethylene-propylene-diene rubber, and the like.
  • natural rubber butadiene rubber, emulsion-polymerized styrene-butadiene rubber, unmodified solution-polymerized styrene-butadiene rubber, terminal-modified solution-polymerized styrene-butadiene rubber other than the above-described modified S-SBR, isobutylene / p-methylstyrene copolymer rubber A bromide is preferred.
  • the terminal-modified solution-polymerized styrene butadiene rubber other than modified S-SBR refers to a terminal-modified solution-polymerized styrene butadiene rubber having a vinyl unit content of less than 60% by weight and / or a functional group that is not reactive with silanol groups. .
  • an aromatic modified terpene resin by adding an aromatic modified terpene resin, the balance between low rolling resistance and wet grip performance can be improved, and in particular, rolling resistance can be further reduced.
  • the aromatic modified terpene resin one having a softening point of 100 ° C. or higher, preferably 100 to 130 ° C. is blended. If the softening point of the aromatic modified terpene resin is less than 100 ° C., the effect of improving the wet grip performance cannot be obtained.
  • the softening point of the aromatic modified terpene resin is measured based on JIS K6220-1.
  • Examples of the aromatic modified terpene resin to be blended in the tire rubber composition of the present invention include terpenes such as ⁇ -pinene, ⁇ -pinene, dipentene, limonene, camphene, and styrene, ⁇ -methylstyrene, vinyltoluene, phenol, indene.
  • An aromatic modified terpene resin obtained by copolymerizing with an aromatic vinyl compound such as can be exemplified.
  • commercially available products such as YS Resin TO-125, TO-115, TO-105, and TR-105 manufactured by Yasuhara Chemical Co., Ltd. can be used.
  • the compounding amount of the aromatic modified terpene resin is 2 to 50 parts by weight, preferably 5 to 50 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 2 parts by weight, the balance between low rolling resistance and wet grip performance cannot be sufficiently increased.
  • the compounding quantity of aromatic modified terpene resin exceeds 50 weight part, predetermined
  • the rubber composition for tires of the present invention includes two types of silica-X having a nitrogen adsorption specific surface area of 140 m 2 / g or more and silica-Y having a nitrogen adsorption specific surface area of 100 m 2 / g or more and less than 140 m 2 / g.
  • the silica is blended.
  • Silica-X used in the present invention has a nitrogen adsorption specific surface area of 140 m 2 / g or more, preferably 150 to 230 m 2 / g, more preferably 150 m 2 / g or more and less than 185 m 2 / g.
  • a nitrogen adsorption specific surface area of 140 m 2 / g or more preferably 150 to 230 m 2 / g, more preferably 150 m 2 / g or more and less than 185 m 2 / g.
  • Silica-Y has a nitrogen adsorption specific surface area of 100 m 2 / g or more and less than 140 m 2 / g, preferably more than 100 m 2 / g and 130 m 2 / g or less, more preferably 105 to 130 m 2 / g.
  • the nitrogen adsorption specific surface area of silica-Y is less than 100 m 2 / g, the wet grip property cannot be improved. If the nitrogen adsorption specific surface area of silica-Y is 140 m 2 / g or more, the effect of reducing the rolling resistance cannot be obtained sufficiently. Note that the nitrogen adsorption specific surface area of silica-X and silica-Y is determined according to the BET method of ASTM D3037-81.
  • the total amount of silica-X and silica-Y (x + y) is 60 to 130 parts by weight, preferably 80 to 130 parts by weight.
  • the total amount (x + y) of silica-X and silica-Y is less than 60 parts by weight, the balance between low rolling resistance and wet grip performance cannot be sufficiently increased.
  • the total amount (x + y) of silica-X and silica-Y exceeds 130 parts by weight, the rubber viscosity increases and the processability deteriorates.
  • the blending amount x of silica-X and the blending amount y of silica-Y must satisfy the relationship of x / 7 ⁇ y ⁇ x. Improved balance between low rolling resistance and wet grip performance when the blending amount y (parts by weight) of silica-Y is 1/7 or less (x / 7 or less) of the blending amount x (parts by weight) of silica-X. Can not do it. Further, when the blending amount y (parts by weight) of silica-Y exceeds the blending amount x (parts by weight) of silica-X, the wet grip performance deteriorates.
  • the rubber composition of the present invention can contain a reinforcing filler other than silica.
  • a reinforcing filler other than silica examples include carbon black, clay, talc, calcium carbonate, mica, and aluminum hydroxide. Among these, by always blending carbon black, it is possible to reinforce the rubber and ensure dry grip performance and wear resistance.
  • the ratio of silica in the total amount of 100% by weight of the reinforcing filler including silica and carbon black is 85% by weight or more, preferably 90 to 100% by weight. If the ratio of silica is less than 85% by weight, the balance between low rolling resistance and wet grip performance cannot be improved.
  • the compounding amount of the reinforcing filler other than silica is that the silica ratio in the total amount of the reinforcing filler of 100% by weight is 85% by weight or more, and the silica compounding amount with respect to 100 parts by weight of the diene rubber, That is, the total amount (x + y) of silica-X and silica-Y is 60 to 130 parts by weight.
  • the silica-X and silica-Y used in the present invention may be any silica as long as it has the characteristics described above, 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.
  • As the type of silica for example, wet method silica, dry method silica, or surface-treated silica can be used.
  • silane coupling agent in the rubber composition of the present invention, it is preferable to add a silane coupling agent together with silica-X and silica-Y, so that the dispersibility of silica can be improved and the reinforcing property to styrene butadiene 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 silane coupling agent is less than 3% by weight of silica, the effect of improving the dispersibility of silica may not be sufficiently obtained.
  • 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).
  • tire rubber compositions are generally used for tire rubber compositions such as vulcanization or crosslinking agents, vulcanization accelerators, anti-aging agents, plasticizers, and processing aids.
  • Various additives can be blended, and such additives can be kneaded by a general method to obtain 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 tires of the present invention can be suitably used for pneumatic tires, particularly tire tread portions.
  • a pneumatic tire using this rubber composition has a low rolling resistance and an excellent fuel economy performance, an excellent wet grip performance, and a performance equivalent to a grade a of wet grip performance based on the JATMA labeling system.
  • Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 15 26 types of rubber compositions for tires (Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 15) having the formulations shown in Table 1 to 3 as common formulations and sulfur and vulcanization accelerators were used.
  • the components to be removed were prepared by adding sulfur and a vulcanization accelerator to the master batch that was kneaded and discharged for 5 minutes with a 1.8 L closed mixer and kneading with an open roll.
  • Tables 1 to 3 since modified S-SBR4 and unmodified SBR contain 37.5 parts by weight of oil-extended oil, the oil-extended oil is excluded in parentheses along with the actual amount in the amount column. The amount of each SBR net was shown.
  • the blending amount of the aroma oil was adjusted as appropriate so that the total oil amount and / or rubber hardness in the rubber composition could be compared.
  • the ratio of silica to the total amount of silica and carbon black is shown in the column “Silica ratio”.
  • the amounts of the compounding agents shown in Table 4 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 to 3.
  • tan-delta 60 degreeC was measured by the method shown below, and it was set as the parameter
  • the 26 types of rubber compositions for tires thus obtained were press vulcanized at 160 ° C. for 25 minutes in a mold having a predetermined shape to prepare vulcanized rubber samples.
  • tan ⁇ (60 ° C.) of the obtained vulcanized rubber sample was subjected to conditions of an initial strain of 10%, an amplitude of ⁇ 2%, a frequency of 20 Hz, and a temperature of 60 ° C. Measured with The obtained results are shown in the “Rolling resistance” column of Tables 1 to 3 as an index with the reciprocal of the value of Comparative Example 1 being 100.
  • the larger the rolling resistance index the smaller the tan ⁇ (60 ° C.), the lower the heat generation, the lower the rolling resistance when made into a tire, and the better the fuel efficiency.
  • wet grip performance The obtained pneumatic tire is assembled to a wheel with a rim size of 6.5 ⁇ J and mounted on a test vehicle of 2.0 liter class, and the EU regulation wet grip grading test method (TEST METHOD FOR TYRE WET GRIP GRADING ( C1 TYPES)).
  • the obtained results are shown in the “Wet performance” column of Tables 1 to 3 as an index with the value of Comparative Example 1 as 100. The larger the wet performance index, the better the wet grip performance.
  • Modified S-SBR1 Solution-polymerized styrene butadiene rubber having an N-methylpyrrolidone group at the end, Nipol NS116 made by Nippon Zeon Co., Ltd., 70% by weight of vinyl unit, non-oil-extended product, modified S-SBR2: hydroxyl group at the end Polymerized styrene butadiene rubber having a polymer content, Nipol NS616 manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd., vinyl unit content of 70% by weight, non-oil-extended product / modified S-SBR3: solution polymerized styrene butadiene rubber having an amino group at the terminal, T5560 manufactured by JSR, Vinyl unit content 61% by weight, non-oil-extended product / modified S-SBR4: solution-polymerized styrene butadiene rubber having a hydroxyl group at the terminal, Tough
  • Zinc oxide 3 types of zinc oxide manufactured by Shodo Chemical Industry Co., Ltd.
  • Stearic acid Industrial stearic acid N manufactured by Chiba Fatty Acid Co., Ltd.
  • -Anti-aging agent Seiko Chemical Co., Ltd.
  • Ozonon 6C Sulfur: Fine powder sulfur with Jinhua seal oil manufactured by Tsurumi Chemical Co., Ltd.
  • Vulcanization accelerator 1 Noxeller CZ-G manufactured by Ouchi Shinsei Chemical
  • Vulcanization accelerator 2 PERKACIT DPG manufactured by Flexis
  • the rubber composition of Comparative Example 2 cannot improve rolling resistance because it does not contain silica-Y.
  • the rubber composition of Comparative Example 3 cannot improve the wet grip performance because the blending amount of the modified S-SBR2 is less than 5% by weight.
  • the rolling resistance deteriorates because the compounding amount of the modified S-SBR2 exceeds 50% by weight.
  • the rubber composition of Comparative Example 5 does not contain silica-Y and has a silica ratio of less than 85% by weight, so that the rolling resistance and wet grip performance cannot be improved.
  • the rubber composition of Comparative Example 6 is inferior in wet grip performance because natural rubber is blended in place of the modified S-SBR.
  • the rolling resistance cannot be improved because the blending amount y of silica-Y is 1/7 or less of the blending amount x of silica-X.
  • the rubber composition of Comparative Example 8 is inferior in wet grip performance because the amount y of silica-Y exceeds the amount x of silica-X.
  • the rubber composition of Comparative Example 9 has poor wet grip performance because it does not contain silica-X.
  • the total amount (x + y) of silica-X and silica-Y is less than 60 parts by weight, not only the wet performance cannot be improved but also the rolling resistance is greatly deteriorated.
  • the total amount (x + y) of silica-X and silica-Y exceeds 130 parts by weight, the wet performance can be improved, but the rolling resistance is deteriorated.
  • the rubber composition of Comparative Example 12 contained silica-Z having a nitrogen adsorption specific surface area of less than 100 m 2 / g in place of silica-Y, so that the wet grip performance deteriorated.
  • Comparative Example 13 Since the rubber composition of Comparative Example 13 was blended with two types of silica (silica-Y2 and silica-Z) having a nitrogen adsorption specific surface area of less than 140 m 2 / g without using silica-X, wet grip performance Gets worse.
  • silica silica-Y2 and silica-Z
  • Comparative Example 14 Since the rubber composition of Comparative Example 14 was blended with two types of silica (silica-X1 and silica-X3) having a nitrogen adsorption specific surface area of 140 m 2 / g or more without using silica-Y, the rolling resistance was low. Getting worse.

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Abstract

　低転がり抵抗性及びウェット性能を従来レベルよりも更に向上するようにしたタイヤ用ゴム組成物を提供する。ビニル単位含有量が６０重量％以上の変性Ｓ－ＳＢＲを５～５０重量％含むジエン系ゴム１００重量部に対し、軟化点が１００℃以上の芳香族変性テルペン樹脂を２～５０重量部、シリカ－Ｘ及びシリカ－Ｙからなる２種類のシリカを合計で６０～１３０重量部配合してなり、変性Ｓ－ＳＢＲの官能基がシラノール基と反応性があり、シリカ及びカーボンブラックを含む補強性充填剤の総量に対するシリカ比率が８５重量％以上、シリカ－Ｘの窒素吸着比表面積が１４０ｍ2／ｇ以上、シリカ－Ｙの窒素吸着比表面積が１００ｍ2／ｇ以上１４０ｍ2／ｇ未満であり、ジエン系ゴム１００重量部に対するシリカ－Ｘ，シリカ－Ｙの配合量をそれぞれｘ重量部、ｙ重量部とするとき、ｘ／７＜ｙ≦ｘの関係を満たすことを特徴とする。

Description

タイヤ用ゴム組成物
　本発明は、低転がり抵抗性及びウェットグリップ性能を従来レベルよりも向上するようにしたタイヤ用ゴム組成物に関する。
　近年、乗用車用空気入りタイヤには、ＪＡＴＭＡによるラベリング（表示方法）制度が開始され、低転がり抵抗性とウェットグリップ性能をより高次元で両立させることが求められている。特にウェットグリップ性能に対する要求レベルは極めて高く、ラベリング制度に基づくウェットグリップ性能の等級ａを満たす空気入りタイヤは未だ開発されていなかった。
　従来、低転がり抵抗性及びウェットグリップ性能のバランスを改善するため、空気入りタイヤのトレッド部を構成するゴム組成物にシリカを配合することが知られている。しかしシリカはその表面にシラノール基を有し凝集しやすく、またジエン系ゴムとの親和性が乏しいため分散性が不十分になることがあり、その場合ゴム組成物の損失正接（ｔａｎδ）等の動的粘弾性特性を改質する効果が十分に得られないという問題があった。
　このため特許文献１は、末端をポリオルガノシロキサン等で変性した末端変性溶液重合スチレンブタジエンゴムにシリカを配合したゴム組成物によりシリカの分散性を改良して、転がり抵抗（６０℃のｔａｎδ）を低減することを提案している。このゴム組成物は転がり抵抗を低減する効果が認められるものの、需要者が低転がり抵抗性及びウェットグリップ性能の向上に期待する要求レベルはより高く、両性能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２００９－９１４９８号公報
　本発明の目的は、低転がり抵抗性及びウェットグリップ性能を従来レベル以上に向上するようにしたタイヤ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用ゴム組成物は、ビニル単位含有量が６０重量％以上の末端変性溶液重合スチレンブタジエンゴム（変性Ｓ－ＳＢＲ）を５～５０重量％含むジエン系ゴム１００重量部に対し、軟化点が１００℃以上の芳香族変性テルペン樹脂を２～５０重量部、シリカ－Ｘ及びシリカ－Ｙからなる２種類のシリカを合計で６０～１３０重量部配合してなり、前記変性Ｓ－ＳＢＲの官能基がシリカ表面のシラノール基と反応性があり、前記シリカ及びカーボンブラックを含む補強性充填剤の総量に対するシリカの比率が８５重量％以上であり、前記シリカ－Ｘの窒素吸着比表面積が１４０ｍ2／ｇ以上、前記シリカ－Ｙの窒素吸着比表面積が１００ｍ2／ｇ以上１４０ｍ2／ｇ未満であり、かつ前記ジエン系ゴム１００重量部に対するシリカ－Ｘの配合量をｘ重量部、シリカ－Ｙの配合量をｙ重量部とするとき、ｘ／７＜ｙ≦ｘの関係を満たすことを特徴とする。
　本発明のタイヤ用ゴム組成物は、ビニル単位含有量が６０重量％以上でシラノール基と反応性がある官能基を有する変性Ｓ－ＳＢＲを５～５０重量％含むジエン系ゴムに、軟化点１００℃以上の芳香族変性テルペン樹脂を２～５０重量部、上述した特定の粒子性状を有する２種類のシリカ、すなわちシリカ－Ｘ及びシリカ－Ｙ、の配合量を限定し、かつ補強性充填剤の総量に対するシリカ比率を８５重量％以上になるようにしたので、シリカの分散性を改良し低転がり抵抗性及びウェットグリップ性能を従来レベル以上に向上することができる。
　前記変性Ｓ－ＳＢＲの官能基としては、ヒドロキシル基又はアミノ基が好ましく、シリカ表面のシラノール基と反応性が優れ、シリカの分散性を改良することができる。
　本発明のタイヤ用ゴム組成物を使用した空気入りタイヤは、低転がり抵抗性、ウェットグリップ性能を従来レベルよりも向上することができる。
図１は本発明のタイヤ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、タイヤ用ゴム組成物をトレッド部に使用した空気入りタイヤの実施形態の一例を示し、１はトレッド部、２はサイドウォール部、３はビード部である。
　図１において、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は本発明のタイヤ用ゴム組成物により構成されている。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。
　本発明のタイヤ用ゴム組成物において、ゴム成分はジエン系ゴムからなる。ジエン系ゴム１００重量％中、５～５０重量％が末端変性溶液重合スチレンブタジエンゴム（以下、「変性Ｓ－ＳＢＲ」という。）であるようにする。この変性Ｓ－ＳＢＲは、ビニル単位含有量が６０重量％以上、好ましくは６０～８０重量％である。変性Ｓ－ＳＢＲのビニル単位含有量が６０重量％未満であると、シリカとの親和性が不足し低転がり抵抗性、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。なお変性Ｓ－ＳＢＲのビニル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、変性Ｓ－ＳＢＲは、その分子末端の両方又は片方をシリカ表面のシラノール基と反応性を有する官能基で変性した溶液重合スチレンブタジエンゴムである。シラノール基と反応する官能基としては、好ましくはヒドロキシル基含有ポリオルガノシロキサン構造、アルコキシシリル基、ヒドロキシル基、アルデヒド基、カルボキシル基、アミノ基、イミノ基、エポキシ基、アミド基、チオール基、エーテル基から選ばれる少なくとも１種が挙げられる。なかでもヒドロキシル基、アミノ基がより好ましい。
　変性Ｓ－ＳＢＲの含有量は、ジエン系ゴム１００重量％中５～５０重量％、好ましくは１０～３０重量％にする。変性Ｓ－ＳＢＲの含有量が５重量％未満であるとシリカの分散性が不足し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。また変性Ｓ－ＳＢＲの含有量が５０重量％を超えると転がり抵抗が却って悪化する。
　本発明のタイヤ用ゴム組成物は、ジエン系ゴムは変性Ｓ－ＳＢＲを除く他のジエン系ゴムを５０～９５重量％、好ましくは７０～９０重量％含有する。他のジエン系ゴムとしては、例えば天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、変性されていない溶液重合又は乳化重合スチレンブタジエンゴム、上述した変性Ｓ－ＳＢＲ以外の末端変性溶液重合スチレンブタジエンゴム、ブチルゴム、イソブチレン／ｐ－メチルスチレン共重合体ゴムの臭素化物、エチレン－プロピレン－ジエンゴム等を例示することができる。なかでも天然ゴム、ブタジエンゴム、乳化重合スチレンブタジエンゴム、未変性の溶液重合スチレンブタジエンゴム、上述した変性Ｓ－ＳＢＲ以外の末端変性溶液重合スチレンブタジエンゴム、イソブチレン／ｐ－メチルスチレン共重合体ゴムの臭素化物が好ましい。なお変性Ｓ－ＳＢＲ以外の末端変性溶液重合スチレンブタジエンゴムとは、ビニル単位含有量が６０重量％未満及び／又はシラノール基と反応性を有しない官能基を有する末端変性溶液重合スチレンブタジエンゴムをいう。
　本発明において、芳香族変性テルペン樹脂を配合することにより、低転がり抵抗性及びウェットグリップ性能のバランスを向上すること、とりわけ転がり抵抗を一層小さくすることができる。芳香族変性テルペン樹脂としては、軟化点が１００℃以上、好ましくは１００～１３０℃であるものを配合する。芳香族変性テルペン樹脂の軟化点が１００℃未満であると、ウェットグリップ性能を改良する効果が得られなくなる。なお芳香族変性テルペン樹脂の軟化点はＪＩＳ　Ｋ６２２０－１に基づき測定するものとする。
　本発明のタイヤ用ゴム組成物に配合する芳香族変性テルペン樹脂としては、例えばα－ピネン、βピネン、ジペンテン、リモネン、カンフェンなどのテルペン類とスチレン、α－メチルスチレン、ビニルトルエン、フェノール、インデンなどの芳香族ビニル化合物とを共重合させて得られる芳香族変性テルペン樹脂を例示することができる。芳香族変性テルペン樹脂としては、例えばヤスハラケミカル社製ＹＳレジンＴＯ－１２５，同ＴＯ－１１５，同ＴＯ－１０５，同ＴＲ－１０５などの市販品を用いることができる。
　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２～５０重量部、好ましくは５～５０重量部にする。芳香族変性テルペン樹脂の配合量が２重量部未満では、低転がり抵抗性及びウェットグリップ性能のバランスを十分に高くすることができない。また、芳香族変性テルペン樹脂の配合量が５０重量部を超えると、硬度が柔らかくなりすぎるなど所定の性能が得られなくなる。
　本発明のタイヤ用ゴム組成物は、窒素吸着比表面積が１４０ｍ2／ｇ以上であるシリカ－Ｘ、及び窒素吸着比表面積が１００ｍ2／ｇ以上１４０ｍ2／ｇ未満であるシリカ－Ｙという２種類のシリカを配合する。シリカ－Ｘ及びシリカ－Ｙからなる２種類のシリカを配合することによりゴム組成物の発熱性を抑制し、タイヤにしたときの転がり抵抗を低減すると共にウェットグリップ性能を向上可能にする。
　本発明で使用するシリカ－Ｘは、窒素吸着比表面積が１４０ｍ2／ｇ以上、好ましくは１５０～２３０ｍ2／ｇ、より好ましくは１５０ｍ2／ｇ以上１８５ｍ2／ｇ未満である。シリカ－Ｘを配合することにより、ウェットグリップ性能を高いレベルで確保することができる。シリカ－Ｘの窒素吸着比表面積が１４０ｍ2／ｇ未満であると、ウェットグリップ性が不足する。
　またシリカ－Ｙは、窒素吸着比表面積が１００ｍ2／ｇ以上１４０ｍ2／ｇ未満、好ましくは１００ｍ2／ｇを超え１３０ｍ2／ｇ以下、より好ましくは１０５～１３０ｍ2／ｇである。シリカ－Ｙを配合することにより、特に、発熱性を小さくしタイヤにしたときの転がり抵抗を低減することができる。シリカ－Ｙの窒素吸着比表面積が１００ｍ2／ｇ未満であると、ウェットグリップ性を改良することができない。またシリカ－Ｙの窒素吸着比表面積が１４０ｍ2／ｇ以上であると、転がり抵抗を低減する作用が十分に得られない。なお、シリカ－Ｘ及びシリカ－Ｙの窒素吸着比表面積は、ＡＳＴＭ　Ｄ３０３７－８１のＢＥＴ法に準拠して求めるものとする。
　本発明において、ジエン系ゴム１００重量部に対するシリカ－Ｘの配合量をｘ重量部、シリカ－Ｙの配合量をｙ重量部にするとき、シリカ－Ｘ及びシリカ－Ｙの合計量（ｘ＋ｙ）を６０～１３０重量部、好ましくは８０～１３０重量部にする。シリカ－Ｘ及びシリカ－Ｙの合計量（ｘ＋ｙ）が６０重量部未満であると、低転がり抵抗性及びウェットグリップ性能のバランスを十分に高くすることができない。シリカ－Ｘ及びシリカ－Ｙの合計量（ｘ＋ｙ）が１３０重量部を超えるとゴム粘度が増大し加工性が悪化する。
　また、シリカ－Ｘの配合量ｘ及びシリカ－Ｙの配合量ｙは、ｘ／７＜ｙ≦ｘの関係を満たすことが必要である。シリカ－Ｙの配合量ｙ（重量部）がシリカ－Ｘの配合量ｘ（重量部）の７分の１以下（ｘ／７以下）であると低転がり抵抗性及びウェットグリップ性能のバランスを改良することができない。またシリカ－Ｙの配合量ｙ（重量部）がシリカ－Ｘの配合量ｘ（重量部）を超えると、ウェットグリップ性能が悪化する。
　本発明のゴム組成物は、シリカ以外の他の補強性充填剤を配合することができる。他の補強性充填剤としては、例えばカーボンブラック、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。なかでもカーボンブラックを必ず配合することにより、ゴムを補強しドライグリップ性能及び耐摩耗性を確保することができる。
　シリカ及びカーボンブラック等を含む補強性充填剤の総量１００重量％中のシリカの比率は８５重量％以上、好ましくは９０～１００重量％にする。シリカの比率が８５重量％未満であると、低転がり抵抗性及びウェットグリップ性能のバランスを改良することができない。ここでシリカ以外の他の補強性充填剤の配合量は、補強性充填剤の総量１００重量％中のシリカ比率が８５重量％以上であること、及びジエン系ゴム１００重量部に対するシリカ配合量、すなわちシリカ－Ｘ及びシリカ－Ｙの合計量（ｘ＋ｙ）、が６０～１３０重量部であることから決められる。
　本発明で使用するシリカ－Ｘ及びシリカ－Ｙ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。
　本発明のゴム組成物において、シリカ－Ｘ，シリカ－Ｙ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スチレンブタジエン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及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。
　タイヤ用ゴム組成物には、上述した充填剤以外にも、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、転がり抵抗が小さく燃費性能が優れることに加え、ウェットグリップ性能が優れ、ＪＡＴＭＡのラベリング制度に基づくウェットグリップ性能の等級ａに相当する性能を有する。
　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４に示す配合剤を共通配合とし、表１～３に示す配合からなる２６種類のタイヤ用ゴム組成物（実施例１～１１、比較例１～１５）を、硫黄、加硫促進剤を除く成分を１.８Ｌの密閉型ミキサーで５分間混練し放出したマスターバッチに、硫黄、加硫促進剤を加えてオープンロールで混練することにより調製した。なお、表１～３中、変性Ｓ－ＳＢＲ４、未変性ＳＢＲは３７．５重量部の油展オイルを含むため、配合量の欄に実際の配合量と共に、括弧内に油展オイルを除いたそれぞれのＳＢＲ正味の配合量を示した。またアロマオイルの配合量は、ゴム組成物中の総オイル量及び／又はゴム硬度が対比可能なレベルになるように適宜調節した。シリカとカーボンブラックの総量に対するシリカの比率を「シリカ比率」の欄に示した。なお表４に記載した配合剤の量は、表１～３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。
　得られた２６種類のタイヤ用ゴム組成物について、下記に示す方法でｔａｎδ（６０℃）を測定し転がり抵抗の指標とした。
　　　ｔａｎδ（６０℃）
　得られた２６種類のタイヤ用ゴム組成物を、所定形状の金型中で、１６０℃、２５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のｔａｎδ（６０℃）を、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の条件下で、温度６０℃の条件で測定した。得られた結果は、比較例１の値の逆数を１００とする指数として、表１～３の「転がり抵抗」の欄に示した。転がり抵抗の指数が大きいほどｔａｎδ（６０℃）が小さく低発熱で、タイヤにしたときの転がり抵抗が低く、燃費性能が優れることを意味する。
　次に、タイヤサイズが２０５／５５Ｒ１６の空気入りタイヤを、上述した２６種類のタイヤ用ゴム組成物をトレッド部に使用して４本ずつ製作した。得られた２６種類の空気入りタイヤのウェットグリップ性能を下記に示す方法により評価した。
　　　ウェットグリップ性能
　得られた空気入りタイヤをリムサイズ６．５×Ｊのホイールに組付け、２．０リットルクラスの試験車両に装着し、ＥＵ規則　ウェットグリップ　グレーディング試験法（ＴＥＳＴ　ＭＥＴＨＯＤ　ＦＯＲ　ＴＹＲＥ　ＷＥＴ　ＧＲＩＰ　ＧＲＡＤＩＮＧ　（Ｃ１　ＴＹＰＥＳ））に基づき測定した。得られた結果は、比較例１の値を１００とする指数として、表１～３の「ウェット性能」の欄に示した。ウェット性能の指数が大きいほどウェットグリップ性能が優れていることを意味する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　なお、表１～３において使用した原材料の種類を下記に示す。
・変性Ｓ－ＳＢＲ１：末端にＮ－メチルピロリドン基を有する溶液重合スチレンブタジエンゴム、日本ゼオン社製Ｎｉｐｏｌ　ＮＳ１１６、ビニル単位含有量が７０重量％、非油展品
・変性Ｓ－ＳＢＲ２：末端にヒドロキシル基を有する溶液重合スチレンブタジエンゴム、日本ゼオン社製Ｎｉｐｏｌ　ＮＳ６１６、ビニル単位含有量が７０重量％、非油展品
・変性Ｓ－ＳＢＲ３：末端にアミノ基を有する溶液重合スチレンブタジエンゴム、ＪＳＲ社製Ｔ５５６０、ビニル単位含有量が６１重量％、非油展品
・変性Ｓ－ＳＢＲ４：末端にヒドロキシル基を有する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　Ｅ５８１、ビニル単位含有量が４３重量％、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
・未変性ＳＢＲ：旭化成ケミカルズ社製タフデン１８３４、ビニル単位含有量が１０重量％、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
・ＮＲ：天然ゴム、ＳＩＲ－２０
・ＢＲ：ブタジエンゴム、日本ゼオン社製Ｎｉｐｏｌ　ＢＲ１２２０
・シリカ－Ｘ１：ローディア社製Ｚｅｏｓｉｌ　１１６５ＭＰ、窒素吸着比表面積が１６０ｍ2／ｇ
・シリカ－Ｘ２：ローディア社製Ｚｅｏｓｉｌ　１９５ＧＲ、窒素吸着比表面積が１８０ｍ2／ｇ
・シリカ－Ｘ３：ローディア社製Ｚｅｏｓｉｌ　２００ＭＰ、窒素吸着比表面積が２２０ｍ2／ｇ
・シリカ－Ｙ１：ローディア社製Ｚｅｏｓｉｌ　１１５ＧＲ、窒素吸着比表面積が１１０ｍ2／ｇ
・シリカ－Ｙ２：デグサ社製Ｕｌｔｒａｓｉｌ　５０００ＧＲ、窒素吸着比表面積が１２５ｍ2／ｇ
・シリカ－Ｚ：デグサ社製Ｕｌｔｒａｓｉｌ　３６０、窒素吸着比表面積が５０ｍ2／ｇ
・カーボンブラック：キャボットジャパン社製ショウブラックＮ２３４
・シランカップリング剤：硫黄含有シランカップリング剤、エボニクデグサ社製Ｓｉ６９
・変性テルペン樹脂１：芳香族変性テルペン樹脂、ヤスハラケミカル社製ＹＳレジンＴＯ－１２５、軟化点１２５℃
・変性テルペン樹脂２：芳香族変性テルペン樹脂、ヤスハラケミカル社製ＹＳレジンＴＯ－８５、軟化点８５℃
・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-T000004
　表４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：千葉脂肪酸社製工業用ステアリン酸Ｎ
・老化防止剤：精工化学社製オゾノン６Ｃ
・硫黄：鶴見化学工業社製金華印油入微粉硫黄
・加硫促進剤１：大内新興化学工業社製ノクセラーＣＺ－Ｇ
・加硫促進剤２：フレキシス社製ＰＥＲＫＡＣＩＴ　ＤＰＧ
　表１～３から明らかなように実施例１～１１のタイヤ用ゴム組成物は、低転がり抵抗性（６０℃のｔａｎδ）、及びウェットグリップ性能が維持・向上することが確認された。
　比較例２のゴム組成物は、シリカ－Ｙを配合していないので転がり抵抗を改良することができない。
　比較例３のゴム組成物は、変性Ｓ－ＳＢＲ２の配合量が５重量％未満であるので、ウェットグリップ性能を改良することができない。比較例４のゴム組成物は、変性Ｓ－ＳＢＲ２の配合量が５０重量％を超えるので転がり抵抗が悪化する。
　表２から明らかなように、比較例５のゴム組成物は、シリカ－Ｙを配合せず、かつシリカ比率が８５重量％未満であるので、転がり抵抗及びウェットグリップ性能を改良することができない。比較例６のゴム組成物は、変性Ｓ－ＳＢＲの代わりに天然ゴムを配合したのでウェットグリップ性能が劣る。
　比較例７のゴム組成物は、シリカ－Ｙの配合量ｙがシリカ－Ｘの配合量ｘの１／７以下であるので、転がり抵抗を改良することができない。比較例８のゴム組成物は、シリカ－Ｙの配合量ｙがシリカ－Ｘの配合量ｘを超えるのでウェットグリップ性能が劣る。
　比較例９のゴム組成物は、シリカ－Ｘを配合しないので、ウェットグリップ性能が劣る。比較例１０のゴム組成物は、シリカ－Ｘ及びシリカ－Ｙの合計量（ｘ＋ｙ）が６０重量部未満であるので、ウェット性能が改善できないばかりか、転がり抵抗が大きく悪化する。比較例１１のゴム組成物は、シリカ－Ｘ及びシリカ－Ｙの合計量（ｘ＋ｙ）が１３０重量部を超えるので、ウェット性能は改善できるが、転がり抵抗が悪化する。
　表３から明らかなように、比較例１２のゴム組成物は、シリカ－Ｙの代わりに、窒素吸着比表面積が１００ｍ2／ｇ未満のシリカ－Ｚを配合したので、ウェットグリップ性能が悪化する。
　比較例１３のゴム組成物は、シリカ－Ｘを使用せずに、窒素吸着比表面積が１４０ｍ2／ｇ未満の２種類のシリカ（シリカ－Ｙ２及びシリカ－Ｚ）を配合したので、ウェットグリップ性能が悪化する。
　比較例１４のゴム組成物は、シリカ－Ｙを使用せずに、窒素吸着比表面積が１４０ｍ2／ｇ以上の２種類のシリカ（シリカ－Ｘ１及びシリカ－Ｘ３）を配合したので、転がり抵抗が悪化する。
　比較例１５のゴム組成物は、芳香族変性テルペン樹脂２の軟化点が１００℃未満であるのでウェットグリップ性能が悪化する。
　１　　　トレッド部
　１２　　トレッドゴム層

Claims (4)

  1. 　ビニル単位含有量が６０重量％以上の末端変性溶液重合スチレンブタジエンゴム（変性Ｓ－ＳＢＲ）を５～５０重量％含むジエン系ゴム１００重量部に対し、軟化点が１００℃以上の芳香族変性テルペン樹脂を２～５０重量部、シリカ－Ｘ及びシリカ－Ｙからなる２種類のシリカを合計で６０～１３０重量部配合してなり、前記変性Ｓ－ＳＢＲの官能基がシリカ表面のシラノール基と反応性があり、前記シリカ及びカーボンブラックを含む補強性充填剤の総量に対するシリカの比率が８５重量％以上であり、前記シリカ－Ｘの窒素吸着比表面積が１４０ｍ2／ｇ以上、前記シリカ－Ｙの窒素吸着比表面積が１００ｍ2／ｇ以上１４０ｍ2／ｇ未満であり、かつ前記ジエン系ゴム１００重量部に対するシリカ－Ｘの配合量をｘ重量部、シリカ－Ｙの配合量をｙ重量部とするとき、ｘ／７＜ｙ≦ｘの関係を満たすことを特徴とするタイヤ用ゴム組成物。
  2. 　前記変性Ｓ－ＳＢＲの官能基がヒドロキシル基であることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ用ゴム組成物。
  3. 　前記変性Ｓ－ＳＢＲの官能基がアミノ基であることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ用ゴム組成物。
  4. 　請求項１，２又は３に記載のタイヤ用ゴム組成物を使用した空気入りタイヤ。
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