(57)【要約】【課題】耐摩耗性と低燃費性を両立することができるタイヤトレッド用ゴム組成物を提供する。【解決手段】天然ゴム及び／又はイソプレンゴム６０〜９０重量部と、ネオジウム系触媒を用いて合成されたブタジエンゴムであってシス−１，４結合含有量が９６％以上でかつビニル基含有量が０．６％以下であるブタジエンゴム４０〜１０重量部と、を含有するゴム成分１００重量部に対し、ヨウ素吸着量１０５〜１６５ｍｇ／ｇ及びＤＢＰ吸収量９５〜１４５ｍｌ／１００ｇのカーボンブラックを３５〜５５重量部含有し、更に、その加硫物の６０℃での損失正接ｔａｎδが０．１００以下であるタイヤトレッド用ゴム組成物。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
天然ゴム及び／又はイソプレンゴム６０〜９０重量部と、ネオジウム系触媒を用いて合成されたブタジエンゴムであってシス−１，４結合含有量が９６％以上でかつビニル基含有量が０．６％以下であるブタジエンゴム４０〜１０重量部と、を含有するゴム成分１００重量部に対し、
ヨウ素吸着量１０５〜１６５ｍｇ／ｇ、及びＤＢＰ吸収量９５〜１４５ｍｌ／１００ｇのカーボンブラックを３５〜５５重量部含有し、
初期歪み１５％、動的歪み±２．５％、周波数１０Ｈｚ及び温度６０℃で測定した加硫物の損失正接ｔａｎδが０．１００以下である
ことを特徴とするタイヤトレッド用ゴム組成物。
【請求項２】
ＢＥＴ比表面積９０〜２２０ｍ２／ｇ、及びＤＢＰ吸収量１２０〜２２０ｍｌ／１００ｇのシリカを前記ゴム成分１００重量部に対して１０重量部以下含有し、かつシランカップリング剤をシリカ１００重量部に対して５〜１５重量部含有する、請求項１記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のゴム組成物でトレッド部を作製してなる空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気入りタイヤのトレッド部に用いられるタイヤトレッド用ゴム組成物、及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】
自動車の低燃費化の要求は近年ますます高まり、タイヤについても低燃費化が求められている。タイヤの低燃費化を行う方法の一環として、転がり抵抗への寄与率が最も高いトレッド部のヒステリシスロスを低減する方法がある。
【０００３】
トレッド部のヒステリシスロスを低減するため、例えば、ゴム組成物に配合するフィラーとして大粒径のカーボンブラックやシリカを用いたり、カーボンブラックの配合量を減量したり、界面活性剤を配合するなどの方法がある。
【０００４】
しかしながら、これらの方法では、ヒステリシスロスを大幅に低減して低発熱性を改良することはできるものの、耐摩耗性が悪化するという問題がある。
【０００５】
なお、下記特許文献１には、低燃費性と耐摩耗性をバランスさせるために、シランカップリング剤で表面処理されたシリカを配合することが提案されているが、本発明特有のブタジエンゴムを用いる点については開示されていない。
【０００６】
また、下記特許文献２には、特定の分子量分布を持ち、ビニル基含有量が１％以下のブタジエンゴムをタイヤのトレッド部に用いることが提案されている。しかしながら、この文献にも、本発明特有のシス−１，４結合含有量とビニル基含有量を持つブタジエンゴムを用いる点が開示されていない。また、この文献は、加工性及び耐破壊特性を損なうことなく耐摩耗性を向上することを目的としたものであって、ゴム組成物の損失正接（ｔａｎδ）については開示されておらず、低発熱性の改良効果も示唆されていない。
【０００７】
一方、下記特許文献３には、ジエン系ゴム成分として、ネオジウム系触媒を用いて合成されたブタジエンゴムであってシス−１，４結合含有量が９５％以上かつビニル基含有量が１．８％以下のブタジエンゴム２０〜８０重量部と、天然ゴム及び／又はイソプレンゴム８０〜２０重量部とを用いる点が開示されている。しかしながら、この文献は、スタッドレスタイヤ用トレッドゴム組成物として、ゴム成分に植物性粒状体を配合するものであり、氷雪上性能を改良する目的のゴム組成物であって、温度６０℃での損失正接（ｔａｎδ）が一般に高く、低発熱性の改良を目的としたものではない。
【０００８】
また、下記特許文献４には、ゴム成分として、ネオジウム系触媒を用いて合成されたブタジエンゴムであってシス−１，４結合含有量が９５％以上かつビニル基含有量が１．８％以下のブタジエンゴムを用いるとともに、フィラーとして特定のシリカとカーボンブラックを配合してなり、加硫物のｔａｎδが０．０５〜０．１であるゴム組成物が開示されている。しかしながら、この文献は、耐屈曲疲労性及び耐カット性が要求されるサイドウォール用ゴム組成物に関するものであり、そのため、耐摩耗性が要求されるトレッド用ゴム組成物とは要求特性が異なり、耐摩耗性と低燃費性を両立させる本発明を何ら示唆するものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−３２０３７１号公報
【特許文献２】特開平０６−２６３９２０号公報
【特許文献３】特開２００５−３４４０００号公報
【特許文献４】特開２００６−１２４４８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、耐摩耗性と低燃費性を両立することができるタイヤトレッド用ゴム組成物、及びそれを用いた空気入りタイヤを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係るタイヤトレッド用ゴム組成物は、天然ゴム及び／又はイソプレンゴム６０〜９０重量部と、ネオジウム系触媒を用いて合成されたブタジエンゴムであってシス−１，４結合含有量が９６％以上でかつビニル基含有量が０．６％以下であるブタジエンゴム４０〜１０重量部と、を含有するゴム成分１００重量部に対し、ヨウ素吸着量１０５〜１６５ｍｇ／ｇ、及びＤＢＰ吸収量９５〜１４５ｍｌ／１００ｇのカーボンブラックを３５〜５５重量部含有し、更に、初期歪み１５％、動的歪み±２．５％、周波数１０Ｈｚ及び温度６０℃で測定した加硫物の損失正接ｔａｎδが０．１００以下であることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明に係る空気入りタイヤは、該タイヤトレッド用ゴム組成物でトレッド部を作製してなるものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、タイヤトレッド用ゴム組成物において、天然ゴム及び／又はイソプレンゴムに上記特定のブタジエンゴムを併用し、かつ特定のカーボンブラックを配合することにより、耐摩耗性を維持しつつ、低発熱性を改良して、空気入りタイヤの低燃費化を図ることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施に関連する事項について詳細に説明する。
【００１５】
本発明のゴム組成物において、ゴム成分は、天然ゴム及び／又はイソプレンゴム６０〜９０重量部と、特定の高シス−ブタジエンゴム４０〜１０重量部とのブレンドからなる。天然ゴムとイソプレンゴムの配合量が９０重量部を超えると、耐摩耗性に劣り、また、高シス−ブタジエンゴムの配合量が４０重量部を超えると、加工性に劣り、ｔａｎδが高くなる。なお、該ゴム成分は、基本的には、天然ゴム及び／又はイソプレンゴムと、上記特定の高シス−ブタジエンゴムからなるが、本発明の効果を損なわない範囲で、スチレンブタジエンゴム、ネオジウム系触媒以外で重合したブタジエンゴムなど、他のジエン系ゴムを含んでも構わない。
【００１６】
上記ゴム成分に用いられる特定の高シス−ブタジエンゴムは、ネオジウム系触媒を用いて重合されたものであって、シス−１，４結合含有量が９６％以上であり、かつビニル基（１，２−ビニル結合）含有量が０．６％以下のミクロ構造を持つものである。このようなブタジエンゴムを用いることにより、コバルト系触媒を始めとする他の触媒で重合したブタジエンゴムを用いた場合に比べて、加硫ゴムのｔａｎδを下げることができ、タイヤの転がり抵抗を低減することができる。ここで、ネオジウム系触媒としては、ネオジウム単体、ネオジウムと他の金属類との化合物、及び有機化合物が挙げられ、例えば、ＮｄＣｌ３、Ｅｔ−ＮｄＣｌ２等が具体例として挙げられる。また、シス−１，４結合含有量及びビニル基含有量は、核磁気共鳴装置（ＮＭＲ）を用いて測定される値である。
【００１７】
該高シス−ブタジエンゴムとしては、特に限定するものではないがムーニー粘度が４４以上である高分子量のブタジエンゴムを用いることが好ましい。ムーニー粘度の上限も特に限定されないが、好ましくは７０以下である。ここで、ムーニー粘度とは、ＪＩＳ  Ｋ６３００に準拠して測定される１００℃でのムーニー粘度ＭＬ（１＋４）である。
【００１８】
本発明のゴム組成物には、上記ゴム成分１００重量部に対して、ヨウ素吸着量（ＩＡ）が１０５〜１６５ｍｇ／ｇであり、かつＤＢＰ（フタル酸ジブチル）吸収量が９５〜１４５ｍｌ／１００ｇであるカーボンブラックが３５〜５５重量部にて配合される。該カーボンブラックの配合量が５５重量部を超えると、耐摩耗性には優れるものの、ｔａｎδが高くなり、加工性も悪化する。逆に、該カーボンブラックの配合量が３５重量部未満であると、耐摩耗性が悪化する。該カーボンブラックの配合量は、より好ましくは３５〜５０重量部である。
【００１９】
カーボンブラックのヨウ素吸着量は、ＪＩＳ  Ｋ６２１７に準じて測定される値であり、この値が大きいほど一般に粒径が小さく、耐摩耗性が向上する。カーボンブラックのヨウ素吸着量が１０５ｍｇ／ｇ未満では、耐摩耗性に劣る。ヨウ素吸着量は、より好ましくは、下限が１１０ｍｇ／ｇ以上であり、上限が１５０ｍｇ／ｇ以下、更に好ましくは１４０ｍｇ／ｇ以下である。
【００２０】
カーボンブラックのＤＢＰ吸収量は、ＪＩＳ  Ｋ６２１７に準じて測定され、カーボンブラックのストラクチャーの指標となるものであり、上記範囲内に設定することで耐摩耗性を維持しつつｔａｎδを低くすることができる。なお、ＤＢＰ吸収量が大きすぎると、加工性が悪化してｔａｎδが高くなる傾向となる。ＤＢＰ吸収量は、より好ましくは、下限が１１０ｍｌ／１００ｇ以上であり、上限が１３０ｍｌ／１００ｇである。
【００２１】
本発明のゴム組成物には、上記ゴム成分１００重量部に対して、ＢＥＴ比表面積が９０〜２２０ｍ２／ｇであり、かつＤＢＰ吸収量が１２０〜２２０ｍｌ／１００ｇであるシリカを０〜１０重量部にて配合することができる。すなわち、該シリカは必須ではないが、配合する場合、１０重量部以下にて配合することが好ましい。該シリカを配合することで、ｔａｎδを下げて、低発熱性を更に改良することができる。しかしながら、該シリカの配合量が１０重量部を超えると、加工性が悪化し、シリカの分散性が損なわれることから、却ってｔａｎδが高くなってしまう。
【００２２】
シリカのＢＥＴ比表面積は、ＪＩＳ  Ｋ６４３０に記載のＢＥＴ法に準じて測定される値であり、より好ましくは１５０〜２２０ｍ２／ｇであり、更に好ましくは、１８０〜２１０ｍ２／ｇである。
【００２３】
シリカのＤＢＰ吸収量は、ＪＩＳ  Ｋ６２１７に準じて測定される値であり、より好ましくは１２０〜２００ｍｌ／１００ｇである１３０〜１８０ｍｌ／１００ｇである。
【００２４】
シリカを配合する場合、シランカップリング剤を併用することが好ましい。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５〜１５重量部であり、５重量部未満では、その添加効果が不十分でシリカの分散性に劣り、逆に、１５重量部を超えると、シリカと反応しない過剰のシランカップリング剤の悪影響によりｔａｎδが却って悪化する。
【００２５】
上記シランカップリング剤としては、特に限定するものではないが、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、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）テトラスルフィド等のスルフィドシラン、３−オクタノイルチオ−１−プロピルトリエトキシシラン、３−プロピオニルチオプロピルトリメトキシシラン等の保護化メルカプトシランなどが挙げられる。
【００２６】
本発明のゴム組成物には、上記の各成分の他に、亜鉛華、ステアリン酸、老化防止剤、軟化剤、加硫剤、加硫促進剤など、タイヤのトレッド用ゴム組成物において一般に使用される各種添加剤を配合することができる。該ゴム組成物は、通常のバンバリーミキサーやニーダーなどのゴム用混練機を用いて、常法に従い混練することで調製される。
【００２７】
上記構成による本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、初期歪み１５％、動的歪み±２．５％、周波数１０Ｈｚ及び温度６０℃で測定した加硫物の損失正接ｔａｎδが０．１００以下であることを要する。ｔａｎδが０．１００を超えるものでは、低発熱性に劣り、空気入りタイヤの低燃費化効果が不十分である。なお、ｔａｎδは低いほど低発熱性の点で好ましいので下限は特に限定されないが、通常は０．０５０以上である。
【００２８】
加硫物のｔａｎδは、後記の実施例に示されるように、上記高シス−ブタジエンゴムの配合量、上記カーボンブラックの種類及び配合量、並びに上記シリカの種類及び配合量等によって変化するので、０．１００以下となるようにこれらを適宜設定すればよい。例えば、カーボンブラックは、ヨウ素吸着量が多いほど、また配合量が多いほどｔａｎδが高くなるので、ヨウ素吸着量が上記範囲内で多いものを用いる場合には、配合量を上記範囲内で少なくして配合することで、ｔａｎδを０．１００以下に設定することができる。
【００２９】
以上よりなる本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、空気入りラジアルタイヤのトレッド部のためのゴム組成物として用いられ、常法に従い加硫成形することにより、トレッド部を形成することができる。本発明のゴム組成物は、特に、トラックやバスなどの大型車に用いられる重荷重用タイヤのトレッド用に好適であるが、これに限定されるものではなく、乗用車用タイヤにも適用することができる。
【実施例】
【００３０】
以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００３１】
バンバリーミキサーを使用し、下記表１，２に示す配合に従い、実施例及び比較例の各ゴム組成物を調製した。表１，２中の各配合物の詳細は以下の通りである。
【００３２】
・ＮＲ：天然ゴム（ＲＳＳ＃３）、
・ＢＲ１：宇部興産株式会社製「ＢＲ１５０Ｌ」（コバルト系触媒により重合されたブタジエンゴム、シス−１，４結合含有量＝９８．３％、ビニル基含有量＝０．７％、ムーニー粘度ＭＬ（１＋４）１００℃＝４３）、
・ＢＲ２：ランクセス社製「Ｂｕｎａ  ＣＢ２２」（ネオジウム系触媒により重合されたブタジエンゴム、シス−１，４結合含有量＝９６．５％、ビニル基含有量＝０．４％、ムーニー粘度ＭＬ（１＋４）１００℃＝６３）、
・ＢＲ３：ランクセス社製「Ｂｕｎａ  ＣＢ２４」（ネオジウム系触媒により重合されたブタジエンゴム、シス−１，４結合含有量＝９６．７％、ビニル基含有量＝０．４％、ムーニー粘度ＭＬ（１＋４）１００℃＝４４）、
・ＢＲ４：ポリメリ社製「Ｅｕｒｏｐｒｅｎｅ  ＮＥＯＣＩＳ  ＢＲ６０」（ネオジウム系触媒により重合されたブタジエンゴム、シス−１，４結合含有量＝９７．７％、ビニル基含有量＝０．４％、ムーニー粘度ＭＬ（１＋４）１００℃＝６３）。
【００３３】
・ＣＢ１：東海カーボン株式会社製「シースト９」（ＳＡＦ、ＩＡ＝１３９ｍｇ／ｇ、ＤＢＰ吸収量＝１１５ｍｌ／１００ｇ）、
・ＣＢ２：東海カーボン株式会社製「シースト６」（ＩＳＡＦ、ＩＡ＝１２１ｍｇ／ｇ、ＤＢＰ吸収量＝１１４ｍｌ／１００ｇ）、
・ＣＢ３：東海カーボン株式会社製「シースト７ＨＭ」（ＩＳＡＦ、ＩＡ＝１１９ｍｇ／ｇ、ＤＢＰ吸収量＝１２３ｍｌ／１００ｇ）、
・ＣＢ４：東海カーボン株式会社製「シースト３」（ＨＡＦ、ＩＡ＝８０ｍｇ／ｇ、ＤＢＰ吸収量＝１０１ｍｌ／１００ｇ）。
【００３４】
・シリカ：東ソー・シリカ株式会社製「ニップシールＡＱ」（ＢＥＴ＝２０５ｍ２／ｇ、ＤＢＰ吸収量＝１５０ｍｌ／１００ｇ）、
・シランカップリング剤：デグサ社製「Ｓｉ６９」。
【００３５】
各ゴム組成物には、共通配合として、ゴム成分１００重量部に対し、亜鉛華（三井金属鉱業株式会社製「亜鉛華１号」）３重量部、ステアリン酸（花王株式会社製「ルナックＳ２５」）１重量部、老化防止剤（住友化学工業株式会社製「アンチゲン６Ｃ」）１重量部、加硫促進剤（住友化学工業株式会社製「ソクシールＣＺ」）１重量部、硫黄（鶴見化学工業株式会社製「粉末硫黄」）２重量部を配合した。
【００３６】
各ゴム組成物について、１５０℃で３０分間加硫した所定形状の試験片を用いて、損失正接ｔａｎδと耐摩耗性を測定した。更に、各ゴム組成物をトレッド用ゴムとして用いて、トラックバス用の空気入りラジアルタイヤ（タイヤサイズ：１１Ｒ２２．５  １４ＰＲ）を作製し、転がり抵抗性を評価した。各評価・測定方法は以下の通りである。
【００３７】
・損失正接ｔａｎδ：ユービーエム社製の粘弾性スペクトロメータを用いて、初期歪み１５％、動的歪み±２．５％、周波数１０Ｈｚ、温度６０℃の条件下でｔａｎδを測定した。
【００３８】
・耐摩耗性：ＪＩＳ  Ｋ６２５１に準拠して、スリップ率３０％、負荷荷重４０Ｎ、落砂量２０ｇ／分の条件で耐摩耗性を測定し、比較例１の値を１００とした指数で表示した。値が大きいほど、耐摩耗性に優れる。
【００３９】
・転がり抵抗性：１軸ドラム試験機を用い、内圧８００ｋＰａ、荷重２９００ｋｇ、速度６０ｋｍ／ｈでドラム上を走行する時の転がり抵抗を測定し、比較例１のタイヤを１００とした指数で表示した。値が小さいほど、転がり抵抗が低く、低燃費性に優れることを示す。
【表１】
2010163544.tif 000002
【表２】
2010163544.tif 000003
【００４０】
結果は表１，２に示す通りであり、コントロールである比較例１〜３では、コバルト系触媒で重合したビニル基含有量の高いブタジエンゴムを用いているため、ｔａｎδが高く、低燃費性に劣っていた。比較例４，５では、カーボンブラックとしてヨウ素吸着量の低いＨＡＦクラスを用いたため、耐摩耗性に劣っていた。
【００４１】
比較例６では、ネオジウム系触媒で重合したブタジエンゴムを用いたものの、カーボンブラックの配合量が多すぎたため、ｔａｎδが高く、低燃費性に劣っており、また加工性も悪化した。比較例７では、ネオジウム系触媒で重合したブタジエンゴムを用いたものの、カーボンブラックの配合量が少なすぎたため、耐摩耗性に劣っていた。
【００４２】
比較例８では、ネオジウム系触媒で重合したブタジエンゴムを用いたものの、シリカの配合量が多すぎたため、ｔａｎδが高く、また加工性も悪化した。比較例９では、ネオジウム系触媒で重合したブタジエンゴムを用いたものの、シランカップリング剤の配合量が多すぎたため、ｔａｎδが高く、低燃費性に劣っていた。
【００４３】
比較例１０では、ゴム成分が天然ゴム単独であるため、耐摩耗性に劣っていた。比較例１１では、ネオジウム系触媒で重合したブタジエンゴムの配合量が多すぎたため、ｔａｎδが高く、加工性が悪化しており、タイヤ作製が非常に困難なレベルであったため、転がり抵抗性の評価は実施しなかった。
【００４４】
これに対し、本発明に係る実施例１〜１１であると、耐摩耗性を低下を抑えながら、ｔａｎδを低くして、低発熱性を改良することができ、耐摩耗性と低燃費性を両立することができた。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、乗用車、ライトトラック、トラック・バス等の各種空気入りタイヤに用いることができる。