(57)【要約】【課題】近年、環境意識の高まりやラベリング制度を受けて、当業界では低燃費タイヤが上市されている。そのため、シリカなどの充填剤を高分散化する方法があるが、硬度が低下し、操縦安定性を損なうという問題点がある。一方、充填剤の配合量を減らす方法もあるが、タイヤに求められる剛性が不足するという問題点があった。一般的に低転がり抵抗性、硬度、耐摩耗性の性能はいずれも背反特性に位置するため、これらの特性を同時に満足させることは当業界で困難な事項とされている。【解決手段】スチレン−ブタジエン共重合体ゴムを含み、かつ前記スチレン−ブタジエン共重合体ゴムに由来するスチレン量が２０質量部以上であるジエン系ゴム１００質量部に対し、架橋ポリスチレン粒子を１〜１５質量部配合してなるゴム組成物によって前記課題を解決した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スチレン−ブタジエン共重合体ゴムを含み、かつ前記スチレン−ブタジエン共重合体ゴムに由来するスチレン量が２０質量部以上であるジエン系ゴム１００質量部に対し、架橋ポリスチレン粒子を１〜１５質量部配合してなることを特徴とするゴム組成物。
【請求項２】
請求項１に記載のゴム組成物を加硫してなる加硫ゴム。
【請求項３】
前記加硫ゴムは、粒子形状を維持した前記架橋ポリスチレン粒子を含むことを特徴とする請求項２に記載の加硫物。
【請求項４】
請求項２または３に記載の加硫ゴムをキャップトレッドに使用した空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤに関するものであり、詳しくは、破断伸びおよび耐摩耗性を低下させることなく、高硬度であり、かつ粘弾性バランスが改善されたゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境意識の高まりやラベリング制度を受けて、当業界では低燃費タイヤが上市されている。従来より、空気入りタイヤの転がり抵抗性はｔａｎδ（６０℃）が指標とされ、このｔａｎδ（６０℃）を低減するには、シリカなどの充填剤を高分散化する方法が有効であるが、該方法では硬度が低下し、操縦安定性を損なうという問題点がある。一方、充填剤の配合量を減らすことによっても、ｔａｎδ（６０℃）を低減できるが、タイヤに求められる剛性が不足するという問題点があった。
一般的に低転がり抵抗性、硬度、耐摩耗性の性能はいずれも背反特性に位置するため、これらの特性を同時に満足させることは当業界で困難な事項とされている。
【０００３】
下記特許文献１には、（Ａ）天然ゴムおよび／またはジエン系ゴム、（Ｂ）平均粒子径１〜２００μｍのポリアクリル酸エステル粒子、ポリメタクリル酸メチル粒子またはそれぞれの架橋粒子ならびに（Ｃ）補強用充填剤を含有し、かつゴム（Ａ）１００重量部に対し、粒子（Ｂ）の含有量が１〜２０重量部、粒子（Ｂ）と補強用充填剤（Ｃ）との合計含有量が３０〜２００重量部であるタイヤトレッド用ゴム組成物が開示されている。
しかし、特許文献１に開示された技術では、実用上十分な転がり抵抗性、硬度、耐摩耗性および破断伸びを同時に得ることができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−８０６４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって本発明の目的は、破断伸びおよび耐摩耗性を低下させることなく、高硬度であり、かつ粘弾性バランスが改善されたゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、特定のスチレン量を含有するジエン系ゴムに対し、架橋ポリスチレン粒子を特定量で配合することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成することができた。
すなわち本発明は以下の通りである。
【０００７】
１．スチレン−ブタジエン共重合体ゴムを含み、かつ前記スチレン−ブタジエン共重合体ゴムに由来するスチレン量が２０質量部以上であるジエン系ゴム１００質量部に対し、架橋ポリスチレン粒子を１〜１５質量部配合してなることを特徴とするゴム組成物。
２．前記１に記載のゴム組成物を加硫してなる加硫ゴム。
３．前記加硫ゴムは、粒子形状を維持した前記架橋ポリスチレン粒子を含むことを特徴とする前記２に記載の加硫物。
４．前記２または３に記載の加硫ゴムをキャップトレッドに使用した空気入りタイヤ。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のゴム組成物は、スチレン−ブタジエン共重合体ゴムを含み、かつ前記スチレン−ブタジエン共重合体ゴムに由来するスチレン量が２０質量部以上であるジエン系ゴム１００質量部に対し、架橋ポリスチレン粒子を１〜１５質量部配合してなることを特徴としているので、ジエン系ゴムに含まれるスチレン部分と、架橋ポリスチレン粒子とが相互作用し、架橋ポリスチレン粒子が異物とならずにゴムに対する補強剤として作用する。これにより、破断伸びおよび耐摩耗性を低下させることなく、高硬度であり、かつ粘弾性バランスの改善されたゴム組成物となり得る。
また、本発明のゴム組成物を加硫してなる加硫ゴムは、該ゴム組成物が有する特性をそのまま維持しているので、これをキャップトレッドに使用した空気入りタイヤは、実用上十分な破断伸びおよび耐摩耗性を有し、高硬度であり、かつ粘弾性バランスに優れたものとなる。また粘弾性バランスに優れることにより、高硬度および低転がり抵抗性を両立できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】加硫ゴム試験片断面の観察において、架橋ポリスチレン粒子の形状が観察された例を示す写真である。
【図２】加硫ゴム試験片断面の観察において、架橋ポリスチレン粒子が混合および加硫中に溶融し、ゴム中での判別が不可となった例を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
【００１１】
（ジエン系ゴム）
本発明で使用されるジエン系ゴムは、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）を必須成分とする。本発明で使用されるジエン系ゴムは、その全体を１００質量部としたときに、ＳＢＲに由来するスチレン量が２０質量部以上を占めるものである。該スチレン量が２０質量部未満であると、ジエン系ゴムと架橋ポリスチレン粒子との相互作用が低下し、該粒子が異物となり、所望の効果を奏することができない。
ジエン系ゴム１００質量部中、ＳＢＲに由来するスチレン量は、20〜60質量部が好ましく、20〜40質量部がさらに好ましい。
なお、本発明で使用されるジエン系ゴムは、ＳＢＲ以外にも、通常のゴム組成物に配合することができる任意のジエン系ゴムを用いることができ、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム（ＮＢＲ）等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。また、その分子量やミクロ構造はとくに制限されず、アミン、アミド、シリル、アルコキシシリル、カルボキシル、ヒドロキシル基等で末端変性されていても、エポキシ化されていてもよい。
【００１２】
（架橋ポリスチレン粒子）
本発明で使用される架橋ポリスチレン粒子は、公知のものであることができ、スチレンを架橋剤で架橋させたもの等を使用することができる。なお、補強効果に優れ、本発明の効果を良好に奏するという観点から、架橋ポリスチレン粒子は平均粒子径が例えば0.5μｍ〜500μｍであるのが好ましく、0.5μｍ〜100μｍであるものがさらに好ましい。また架橋ポリスチレン粒子の形状は、真球状であるのが好ましい。
このような架橋ポリスチレン粒子は、市販されているものを使用することができ、例えば積水化成品工業株式会社製テクポリマーＳＢＸ−４（平均粒子径＝４μｍ、真球状）、ＳＢＸ−６（平均粒子径＝６μｍ、真球状）、ＳＢＸ−８（平均粒子径＝８μｍ、真球状）、ＳＢＸ−１２（平均粒子径＝１２μｍ、真球状）等を挙げることができる。
なお、従来技術で使用されている架橋ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）粒子は、ジエン系ゴムとの相互作用が少なく、ゴム中で異物となって補強効果を発揮できず、本発明の効果を奏することができない。
【００１３】
（ゴム組成物の配合割合）
本発明のゴム組成物は、ジエン系ゴム１００質量部に対し、架橋ポリスチレン粒子を１〜１５質量部配合してなることを特徴とする。
架橋ポリスチレン粒子の配合量がジエン系ゴム１００質量部に対し１質量部未満であると、配合量が少な過ぎて本発明の効果を奏することができない。逆に１５質量部を超えると破断伸びおよび耐摩耗性が悪化する。
架橋ポリスチレン粒子の配合量は、ジエン系ゴム１００質量部に対し、1〜10質量部であることが好ましい。
【００１４】
（その他成分）
本発明におけるゴム組成物には、前記した成分に加えて、加硫又は架橋剤；加硫又は架橋促進剤；酸化亜鉛、カーボンブラック、シリカ、クレー、タルク、炭酸カルシウムのような各種充填剤；老化防止剤；可塑剤などのゴム組成物に一般的に配合されてい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も、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。
なお、シリカを配合する場合、その配合量はジエン系ゴム１００質量部に対し、5〜200質量部が好ましく、10〜150質量部がさらに好ましい。
また、カーボンブラックを配合する場合、その配合量はジエン系ゴム１００質量部に対し、5〜150質量部が好ましく、10〜100質量部がさらに好ましい。
【００１５】
本発明のゴム組成物は、加硫することにより加硫ゴムとして使用することができる。この場合、前記架橋ポリスチレン粒子は、加硫ゴム中で粒子形状を維持し得るのが好ましい。ここで、「粒子形状を維持」するとは、加硫ゴム断面を顕微鏡観察し、架橋ポリスチレン粒子の形状が観察できるものを言う。
また本発明のゴム組成物は従来の空気入りタイヤの製造方法に従って空気入りタイヤを製造するのに適しており、空気入りタイヤの、トレッド、とくにキャップトレッドに適用するのがよい。
【実施例】
【００１６】
以下、本発明を実施例および比較例によりさらに説明するが、本発明は下記例に制限されるものではない。
【００１７】
標準例１〜３、実施例１〜４および比較例１〜５
サンプルの調製
表１に示す配合（質量部）において、加硫促進剤と硫黄を除く成分を１．７リットルの密閉式バンバリーミキサーで５分間混練し、ゴムをミキサー外に放出して室温冷却した。次いで、該ゴムを同ミキサーに再度入れ、加硫促進剤および硫黄を加えてさらに混練し、ゴム組成物を得た。次に得られたゴム組成物を所定の金型中で１６０℃、２０分間プレス加硫して加硫ゴム試験片を得、以下に示す試験法で加硫ゴム試験片の物性を測定した。
【００１８】
硬度（２０℃）：ＪＩＳ  Ｋ６２５３に基づき、２０℃にて測定した。結果は、標準例１、２または３を１００として指数で示した。指数が大きいほど高硬度であり、剛性が高いことを示す。
【００１９】
破断伸び：ＪＩＳ Ｋ ６２５１に従い、室温で試験した。結果は、標準例１、２または３を１００として指数で示した。指数が大きいほど、破断伸びに優れることを示す。
【００２０】
ｔａｎδ（６０℃）：ＪＩＳ Ｋ６３９４に準拠して６０℃で試験した。
弾性率：ＪＩＳ  Ｋ６３９４に準拠し、東洋精機製作所製粘弾性スペクトロメータを用い、初期歪１０％、振幅±２％、周波数２０Ｈｚの条件下で、２０℃における貯蔵弾性率（Ｅ’）を求めた。
本例では、（Ｅ’）／ｔａｎδ（６０℃）の値を求めた。
結果は、標準例１、２または３を１００として指数で示した。指数が大きいほど、粘弾性バランスに優れ、高硬度および低転がり抵抗性を両立できることを意味する。
【００２１】
耐摩耗性：岩本製作所株式会社製のランボーン摩耗試験機を用い、荷重５ｋｇ（４９Ｎ）、スリップ率２５％、時間４分、室温の条件にて測定し摩耗減量を求めた。結果は、標準例１、２または３を１００として指数で示した。指数が大きいほど耐摩耗性に優れることを示す。
【００２２】
実施例１〜３および比較例１〜４は、標準例１と比較され、実施例４は標準例２と比較され、比較例５は標準例３と比較される。
【００２３】
加硫ゴム中での粒子判別：株式会社キーエンス社製デジタルマイクロスコープＶＨＸ−５０００を用いて加硫ゴム試験片断面を観察し、図１に示すように架橋ポリスチレン粒子の形状が観察されたものを○、図２に示すように架橋ポリスチレン粒子が混合および加硫中に溶融し、ゴム中での判別が不可のものを×とした。
【００２４】
結果を表１に併せて示す。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
＊１：ＳＢＲ１（日本ゼオン株式会社製Ｎｉｐｏｌ １７３９、スチレン量４０質量％、油展量＝ＳＢＲ１００質量部あたり３７．５質量部）
＊２：ＳＢＲ２（日本ゼオン株式会社製Ｎｉｐｏｌ １７２３、スチレン量２５質量％、油展量＝ＳＢＲ１００質量部あたり３７．５質量部）
＊３：ＳＢＲ３（旭化成株式会社製タフデン１８３４、スチレン量１９質量％、油展量＝ＳＢＲ１００質量部あたり３７．５質量部）
＊４：ＢＲ（日本ゼオン株式会社製Ｎｉｐｏｌ  ＢＲ１２２０）
＊５：カーボンブラック（キャボットジャパン株式会社製ショウブラックＮ３３９）
＊６：シリカ（ローディア社製ZEOSIL 1165MP）
＊７：シランカップリング剤（Evonik Degussa社製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）
＊８：架橋ポリスチレン粒子（積水化成品工業株式会社製テクポリマーＳＢＸ−８、平均粒子径＝８μｍ、真球状）
＊９：架橋ポリメタクリル酸メチル粒子（積水化成品工業株式会社製テクポリマーＭＢＸ−８、平均粒子径＝８μｍ、真球状）
＊１０：ポリスチレン（ＰＳジャパン株式会社製ＧＰＰＳ）
＊１１：酸化亜鉛（正同化学工業株式会社製酸化亜鉛３種）
＊１２：ステアリン酸（日油株式会社製ビーズステアリン酸）
＊１３：老化防止剤（Solutia Europe社製Santoflex 6PPD）
＊１４：ワックス（大内新興化学工業株式会社製パラフィンワックス）
＊１５：アロマオイル（昭和シェル石油株式会社製エキストラクト４号Ｓ）
＊１６：硫黄（鶴見化学工業株式会社製金華印油入微粉硫黄）
＊１７：加硫促進剤１（大内新興化学工業株式会社製ノクセラーＣＺ−Ｇ）
＊１８：加硫促進剤２（住友化学株式会社製ソクシノールＤ−Ｇ）
【００２７】
表１の結果から、実施例１〜４のゴム組成物は、スチレン−ブタジエン共重合体ゴムを含み、かつ前記スチレン−ブタジエン共重合体ゴムに由来するスチレン量が２０質量部以上であるジエン系ゴム１００質量部に対し、架橋ポリスチレン粒子を１〜１５質量部配合してなることを特徴としているので、各標準例に比べて、破断伸びおよび耐摩耗性を低下させることなく、高硬度であり、かつ粘弾性バランスも改善されていることが分かる。なお、各特性評価において標準例に比べて５％以内の低下であれば実用上問題となることはない。
これに対し、比較例１は、架橋ポリスチレン粒子の配合量が本発明で規定する下限未満であるので、標準例１とほぼ同様の結果を示した。
比較例２は、架橋ポリスチレン粒子の配合量が本発明で規定する上限を超えているので、標準例１に対し破断伸びおよび耐摩耗性が悪化した。
比較例３は、架橋ポリスチレン粒子の代わりに架橋ポリメタクリル酸メチル粒子を配合した例であるので、実施例２と比較すると、硬度、破断伸び、粘弾性バランス、耐摩耗性のいずれもが低下している。
比較例４は、架橋ポリスチレン粒子の代わりに未架橋のポリスチレンを配合した例であるので、実施例２と比較すると、破断伸び、粘弾性バランス、耐摩耗性のいずれもが低下している。
比較例５は、ジエン系ゴム１００質量部に対し、ＳＢＲに由来するスチレン量が１９質量部であるので、標準例３に対し破断伸びおよび耐摩耗性が悪化した。
【図１】
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【図２】
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