(57)【要約】【課題】低温下におけるウェットグリップ性能及び走行初期のウェットグリップ性能とその持続性とを両立するようにしたタイヤトレッド用ゴム組成物を提供する。【解決手段】ガラス転移温度が−２０℃を超え−５℃以下であるスチレンブタジエンゴムを少なくとも１種含むスチレンブタジエンゴム１００重量部に対し、数平均分子量が２０，０００〜６０，０００であるポリイソプレンを１０〜５０重量部、軟化点が８０〜１３０℃である芳香族変性テルペン樹脂を５〜３０重量部、窒素吸着比表面積が２５０〜４５０ｍ２／ｇであるカーボンブラックを１０〜５０重量部、シリカを８０〜１５０重量部配合すると共に、前記カーボンブラックとシリカとの合計量を１００〜１７０重量部にしたことを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス転移温度が−２０℃を超え−５℃以下であるスチレンブタジエンゴムを少なくとも１種含むスチレンブタジエンゴム１００重量部に対し、数平均分子量が２０，０００〜６０，０００であるポリイソプレンを１０〜５０重量部、軟化点が８０〜１３０℃である芳香族変性テルペン樹脂を５〜３０重量部、窒素吸着比表面積が２５０〜４５０ｍ２／ｇであるカーボンブラックを１０〜５０重量部、シリカを８０〜１５０重量部配合すると共に、前記カーボンブラックとシリカとの合計量を１００〜１７０重量部にしたタイヤトレッド用ゴム組成物。
【請求項２】
前記スチレンブタジエンゴムが２種以上のスチレンブタジエンゴムからなり、前記２種以上のスチレンブタジエンゴムのガラス転移温度の平均が−２０℃を超え−５℃以下である請求項１に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に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物を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、タイヤトレッド用ゴム組成物に関し、更に詳しくは、低温下におけるウェットグリップ性能及び走行初期のウェットグリップ性能とその持続性とを両立するようにしたタイヤトレッド用ゴム組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気入りタイヤのグリップ性能は、タイヤ温度の影響が大きく、低温状態では充分なグリップ性能が得られないことが知られている。特に、競技用タイヤでは、トレッドを構成するゴム組成物が、走行開始後から優れたグリップ性能を早期に発揮すること、さらにそのグリップ性能を長く持続することが要求されている。これらのグリップ性能に対する要求は、ウェット路面走行用の競技用タイヤに対しても同様に求められる。
【０００３】
一般にグリップ性能を改善するため、トレッド用ゴム組成物にシリカやカーボンブラック等の充填剤を多量に配合することが行われている。しかし、充填剤を多量に配合したゴム組成物は、高速走行が長時間になると、トレッドが必要以上に発熱しそれにより剛性低下が起き、グリップ性能が徐々に低下するという問題があった。
【０００４】
持続性を含めたグリップ性能を改善するため、ガラス転移温度が高いスチレンブタジエンゴムを配合することにより発熱性を大きくすることなどが行われている。しかし、ガラス転移温度が高いスチレンブタジエンゴムを配合すると、グリップ性能の持続性を改善することができても、発熱するまではゴムの剛性が高いため走行初期のグリップ性能が充分に得られないという問題があった。
【０００５】
一方、トレッド表面温度が低いときにも良好なグリップ性能を得るため、特許文献１は、スチレンブタジエンゴムに、低分子量のポリイソプレン等の液状ポリマー又は石油系樹脂、フェノール系樹脂等の粘着性付与剤を配合したタイヤトレッド用ゴム組成物を提案している。しかしながら、このタイヤトレッド用ゴム組成物は、低温下におけるウェットグリップ性能や走行開始直後のウェットグリップ性能は改善するものの、ウェットグリップ性能の持続性にはまだ改善の余地があった。
【特許文献１】特開２００３−２５３０５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、低温下におけるウェットグリップ性能及び走行初期のウェットグリップ性能とその持続性とを両立するようにしたタイヤトレッド用ゴム組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成する本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、ガラス転移温度が−２０℃を超え−５℃以下であるスチレンブタジエンゴムを少なくとも１種含むスチレンブタジエンゴム１００重量部に対し、数平均分子量が２０，０００〜６０，０００であるポリイソプレンを１０〜５０重量部、軟化点が８０〜１３０℃である芳香族変性テルペン樹脂を５〜３０重量部、窒素吸着比表面積が２５０〜４５０ｍ２／ｇであるカーボンブラックを１０〜５０重量部、シリカを８０〜１５０重量部配合すると共に、前記カーボンブラックとシリカとの合計量を１００〜１７０重量部にしたことを特徴とする。
【０００８】
前記スチレンブタジエンゴムは２種以上のスチレンブタジエンゴムからなり、前記２種以上のスチレンブタジエンゴムのガラス転移温度の平均が−２０℃を超え−５℃以下であるとよい。このタイヤトレッド用ゴム組成物は、空気入りタイヤの構成材料として好適に使用可能である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物によれば、ガラス転移温度が−２０℃を超え−５℃以下のスチレンブタジエンゴムを少なくとも１種含むスチレンブタジエンゴム１００重量部に、軟化点が８０〜１３０℃である芳香族変性テルペン樹脂を５〜３０重量部、窒素吸着比表面積が２５０〜４５０ｍ２／ｇであるカーボンブラックを１０〜５０重量部、シリカを８０〜１５０重量部配合すると共に、カーボンブラックとシリカとの合計量を１００〜１７０重量部にしたことにより、高いウェットグリップ性能を長く持続することができる。また、数平均分子量が２０，０００〜６０，０００のポリイソプレンを１０〜５０重量部配合するようにしたので、低温下におけるウェットグリップ性能を向上すると共に、走行開始直後からの優れたウェットグリップ性能を可能にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物において、ゴム成分はスチレンブタジエンゴムであり、このスチレンブタジエンゴムは、ガラス転移温度が−２０℃を超え−５℃以下のスチレンブタジエンゴムを必ず含むようにする。スチレンブタジエンゴムは、一種類でも、複数のスチレンブタジエンゴムのブレンドでもよい。また、スチレンブタジエンゴムは、溶液重合スチレンブタジエンゴム、乳化重合スチレンブタジエンゴムのいずれでもよい。
【００１１】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、ガラス転移温度が−２０℃を超え−５℃以下のスチレンブタジエンゴムをベースゴムにすることにより、高速走行時におけるウェットグリップ性能の持続性を向上する。ガラス転移温度は、好ましくは−１９℃〜−５℃、より好ましくは−１４℃〜−１０℃である。スチレンブタジエンゴムのガラス転移温度が−５℃より高いと、ゴム組成物の物性の温度依存性が大きくなり、低温下におけるウェットグリップ性能を向上することができない。また、トレッドが発熱するまでに時間がかかり走行初期のウェットグリップ性能が低下する。スチレンブタジエンゴムのガラス転移温度が−２０℃以下であると、発熱性が低くなり、優れたウェットグリップ性能が得られない。
【００１２】
ここで、スチレンブタジエンゴムのガラス転移温度は、単独のスチレンブタジエンゴムを配合するときは、そのガラス転移温度とし、複数のスチレンブタジエンゴムを配合するときは、各スチレンブタジエンゴムのガラス転移温度と、それぞれの配合比率の積の和として算出されるガラス転移温度の平均とする。すなわち、ｎ種類のスチレンブタジエンゴムを配合するとき、ｉ番目のスチレンブタジエンゴムのガラス転移温度をＴｉ［℃］（ｉ＝１〜ｎの整数）とし、ｉ番目のスチレンブタジエンゴムの配合量［重量部］をＷｉ（ｉ＝１〜ｎの整数、ただしΣＷｉ＝１００［重量部］）とすると、平均のガラス転移温度Ｔｇ［℃］は、下記式（１）により求める。
Ｔｇ＝Σ（Ｔｉ×Ｗｉ／１００）        （１）
【００１３】
また、スチレンブタジエンゴムのガラス転移温度は、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）により１０℃／分の昇温速度条件によりサーモグラムを測定し、転移域の中点の温度とする。なお、スチレンブタジエンゴムがオイルを含有した油展品である場合には、オイルをアセトンによる抽出で除去した原料ゴムのガラス転移温度とする。
【００１４】
本発明のゴム組成物において、スチレンブタジエンゴムは２種以上のスチレンブタジエンゴムから構成すると共に、２種以上のスチレンブタジエンゴムのガラス転移温度の平均が上述した温度の範囲内であるとよい。
【００１５】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、微小粒径のカーボンブラックを配合することにより、低温下におけるウェットグリップ性能及び走行初期のウェットグリップ性能とその持続性とを両立する。本発明で使用するカーボンブラックは、窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）が２５０〜４５０ｍ２／ｇ、好ましくは３００〜４００ｍ２／ｇ、より好ましくは３５０〜４００ｍ２／ｇである。カーボンブラックの窒素吸着比表面積が２５０ｍ２／ｇ未満の場合には、充分なウェットグリップ性能が得られない。カーボンブラックの窒素吸着比表面積が４５０ｍ２／ｇを超えると低温下におけるウェットグリップ性能及び走行初期のウェットグリップ性能が悪化する。また、ゴム粘度が高くなり加工性が悪化する。カーボンブラックの窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）は、ＪＩＳ  Ｋ６２１７−２に準拠して求めるものとする。
【００１６】
本発明において、カーボンブラックの配合量は、スチレンブタジエンゴム１００重量部に対し１０〜５０重量部、好ましくは２０〜４０重量部である。カーボンブラックの配合量が１０重量部未満の場合には、ウェットグリップ性能を充分に高くすることができない。また、ゴム剛性が不足する。カーボンブラックの配合量が５０重量部を超えると、ウェットグリップ性能の持続性が低下する。
【００１７】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、シリカを配合することによりウェットグリップ性能を向上させる。シリカの配合量は、スチレンブタジエンゴム１００重量部に対し８０〜１５０重量部、好ましくは９０〜１４０重量部である。シリカ配合量が８０重量部未満であると低温下におけるウェットグリップ性能及び走行初期のウェットグリップ性能が低下する。また、シリカ配合量が１５０重量部を超えると、ウェットグリップ性能の持続性が低下する。使用するシリカとしては、通常トレッド用ゴム組成物に配合されるシリカ、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。また、スチレンブタジエンゴムのシリカによる補強性を得るためにシランカップリング剤を共に配合することができる。
【００１８】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、シリカとカーボンブラックの合計量を、スチレンブタジエンゴム１００重量部に対し１００〜１７０重量部、好ましくは１１０〜１６０重量部にする。シリカとカーボンブラックの合計量が１００重量部未満であると低温下のウェットグリップ性能及び走行初期のウェットグリップ性能が低下する。また、シリカとカーボンブラックの合計量が１７０重量部を超えると、発熱によるゴムの剛性低下が起こり、ウェットグリップ性能の持続性が低くなる。
【００１９】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、芳香族変性テルペン樹脂を配合することにより、タイヤトレッド用ゴム組成物のウェットグリップ性能の持続性を向上することができる。芳香族変性テルペン樹脂の配合量は、スチレンブタジエンゴム１００重量部に対し、５〜３０重量部、好ましくは１０〜２５重量部にする。芳香族変性テルペン樹脂の配合量が５重量部未満であると、ウェットグリップ性能の持続性を向上することができない。また、配合量が３０重量部を超えると、低温下のウェットグリップ性能及び走行初期のウェットグリップ性能が低下する。
【００２０】
本発明で使用する芳香族変性テルペン樹脂の軟化点は８０〜１３０℃、好ましくは８５〜１２５℃にする。芳香族変性テルペン樹脂の軟化点が８０℃未満であると、ウェットグリップ性能が充分に得られない。また、軟化点が１３０℃を超えると、低温下のウェットグリップ性能及び走行初期のウェットグリップ性能が悪化する。なお、芳香族変性テルペン樹脂の軟化点とはＪＩＳ  Ｋ６２２０−１（環球法）に準拠し、測定する軟化点をいう。
【００２１】
このような芳香族変性テルペン樹脂は、通常タイヤ用ゴム組成物に使用されるものから適宜選択して使用することができ、例えばヤスハラケミカル社製ＹＳレジン  ＴＯ８５（軟化点８５℃）、ＹＳレジン  ＴＯ１０５（軟化点１０５℃）、ＹＳレジン  ＴＯ１１５（軟化点１１５℃）、ＹＳレジン  ＴＯ１２５（軟化点１２５℃）等を例示することができる。
【００２２】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、軟化剤として低分子量のポリイソプレンを配合することにより低温下のウェットグリップ性能及び走行初期のウェットグリップ性能を向上する。低分子量のポリイソプレンの配合量は、スチレンブタジエンゴム１００重量部に対し１０〜５０重量部、好ましくは１５〜４５重量部にする。低分子量のポリイソプレンの配合量が１０重量部未満であると、低温下のウェットグリップ性能及び走行初期のウェットグリップ性能を向上する作用が得られない。また、低分子量のポリイソプレンの配合量が５０重量部を超えると、低温下のウェットグリップ性能及び走行初期のウェットグリップ性能が却って低下する。また、耐熱ダレ性が悪化する。
【００２３】
低分子量のポリイソプレンとしては、数平均分子量が２０，０００〜６０，０００のものを使用する。数平均分子量が２０，０００未満の場合には、ウェットグリップ性能の持続性を向上する効果が充分に得られない。また、数平均分子量が６０，０００を超えると、低温下のウェットグリップ性能及び走行初期のウェットグリップ性能が低下する。なお、ポリイソプレンの数平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）により測定しポリスチレン換算した値とする。
【００２４】
このような低分子量のポリイソプレンとしては、市販品を購入して使用することもでき、例えばクラレ社製ＬＩＲ−５０（数平均分子量５４，０００）、ＬＩＲ−３０（数平均分子量２８，０００）等を例示することができる。
【００２５】
本発明において、シリカと共にシランカップリング剤を、シリカ重量の好ましくは３〜１５重量％、より好ましくは５〜１０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、シリカによる補強効果は充分ではない。また、シランカップリング剤が１５重量％を超える場合、混練りや押出し時に焼けが発生するなど、加工上の問題が生じるので好ましくない。
【００２６】
シランカップリング剤は、シリカ配合のゴム組成物に使用可能なものであればよいが、なかでも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等を例示することができる。
【００２７】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、カーボンブラックやシリカ以外の無機充填剤を配合してもよい。シリカ以外の無機充填剤としては、例えばクレー、酸化チタン、タルク、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、マイカ等が例示される。また、トレッド用ゴム組成物には、加硫剤又は架橋剤、加硫促進剤、老化防止剤、可塑剤、加工助剤、カップリング剤などのトレッド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。本発明のトレッド用ゴム組成物は、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。
【００２８】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、低温下におけるウェットグリップ性能及び走行初期のウェットグリップ性能と、ウェットグリップ性能の持続性とを両立することができる。このタイヤトレッド用ゴム組成物は、ウェット路面走行用の競技用タイヤとしてだけでなく、乗用車用タイヤにも好適に使用することができる。本発明のゴム組成物でトレッドを構成した空気入りタイヤは、ウェットグリップ性能が優れるので高速走行を安全に行なうことができる。
【００２９】
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。
【実施例】
【００３０】
表１，２，３に示す配合からなる１８種類のタイヤトレッド用ゴム組成物（実施例１〜５、比較例１〜１３）を、それぞれ硫黄及び加硫促進剤を除く配合成分を秤量し、１６Ｌのバンバリーミキサーで１０分間混練し、温度１５０℃でマスターバッチを放出し室温冷却した。このマスターバッチを１６Ｌのバンバリーミキサーに供し、硫黄及び加硫促進剤を加え混合し、タイヤトレッド用ゴム組成物を調製した。
【００３１】
得られた１８種類のタイヤトレッド用ゴム組成物（実施例１〜５、比較例１〜１３）によりタイヤトレッド部を構成したタイヤサイズ１９５／５５Ｒ１５の空気入りタイヤを製作した。得られた空気入りタイヤを、それぞれリム（サイズ１５×６Ｊ）に組み、空気圧１５０ｋＰａで、テスト車両に装着し、テストドライバーが温度条件が異なるウェット路面のサーキットコース（一周約２ｋｍ）を１０周走行させたときの周回毎のラップタイムを計測し、下記の判定方法により低温下におけるウェットグリップ性能、ウェットグリップ性の初期性能（走行前半のウェットグリップ性能）及びウェットグリップ性能の持続性（走行後半のウェットグリップ性能）を評価し、得られた結果を表１〜３に示した。
【００３２】
低温下のウェットグリップ性能
低温条件である水温１０℃のウェット条件のサーキットコースを１０周連続走行したときの１〜３ラップの平均タイムを、以下の判定基準により評価した。なお、基準タイムは、比較例１の空気入りタイヤにおける１〜３ラップの平均タイムとした。評点が高いほど低温下におけるウェットグリップ性能が優れることを意味する。
５：平均ラップタイムが、基準タイムより０．５秒以上速い。
４：平均ラップタイムが、基準タイムより０．２秒以上０．５秒未満速い。
３：平均ラップタイムと基準タイムとの差が０．２秒未満の範囲内にある。
２：平均ラップタイムが、基準タイムより０．２秒以上０．５秒未満遅い。
１：平均ラップタイムが、基準タイムより０．５秒以上遅い。
【００３３】
ウェットグリップの初期性能（走行前半のウェットグリップ性能）
水温２０℃のウェット条件のサーキットコースを１０周連続走行したときの１〜３ラップの平均タイムを、以下の判定基準により評価した。なお、基準タイムは、比較例１の空気入りタイヤにおける１〜３ラップの平均タイムとした。評点が高いほど走行初期のウェットグリップ性能が優れることを意味する。
５：平均ラップタイムが、基準タイムより０．５秒以上速い。
４：平均ラップタイムが、基準タイムより０．２秒以上０．５秒未満速い。
３：平均ラップタイムと基準タイムとの差が０．２秒未満の範囲内にある。
２：平均ラップタイムが、基準タイムより０．２秒以上０．５秒未満遅い。
１：平均ラップタイムが、基準タイムより０．５秒以上遅い。
【００３４】
ウェットグリップの持続性（走行後半のウェットグリップ性能）
水温２０℃のウェット条件のサーキットコースを１０周連続走行したときの８〜１０ラップの平均タイムを、以下の判定基準により評価した。なお、基準タイムは、比較例１の空気入りタイヤにおける８〜１０ラップの平均タイムとした。評点が高いほどウェットグリップ性能の持続性が優れることを意味する。
５：平均ラップタイムが、基準タイムより０．５秒以上速い。
４：平均ラップタイムが、基準タイムより０．２秒以上０．５秒未満速い。
３：平均ラップタイムと基準タイムとの差が０．２秒未満の範囲内にある。
２：平均ラップタイムが、基準タイムより０．２秒以上０．５秒未満遅い。
１：平均ラップタイムが、基準タイムより０．５秒以上遅い。
【００３５】
【表１】
2010126672.tif 000002
【００３６】
【表２】
2010126672.tif 000003
【００３７】
【表３】
2010126672.tif 000004
【００３８】
なお、表１，２，３において使用した原材料の種類を下記に示す。
ＳＢＲ１：スチレンブタジエンゴム、ガラス転移温度−３１℃（旭化成社製タフデン  ３３３５、ＳＢＲ１００重量部に対しアロマオイル３７．５重量部添加の油展品）
ＳＢＲ２：スチレンブタジエンゴム、ガラス転移温度−１８℃（旭化成社製タフデン  ４３５０、ＳＢＲ１００重量部に対しアロマオイル５０重量部添加の油展品）
ＳＢＲ３：スチレンブタジエンゴム、ガラス転移温度−６℃（日本ゼオン社製ＮＩＰＯＬ  ＮＳ４１２、ＳＢＲ１００重量部に対しアロマオイル５０重量部添加の油展品）
カーボンブラック１：窒素吸着比表面積２２０ｍ２／ｇ（キャボット社製ＢＬＡＣＫＰＥＡＬＳ８８０）
カーボンブラック２：窒素吸着比表面積３９０ｍ２／ｇ（コロンビアンケミカルスカンパニー社製ＣＤ２０１９）
カーボンブラック３：窒素吸着比表面積５６０ｍ２／ｇ（キャボット社製ＢＬＡＣＫＰＥＡＬＳ１３００）
シリカ：デグッサ社製７０００ＧＲ
シランカップリング剤：デグッサ社製Ｓｉ６９
ポリイソプレン１：ポリイソプレン、数平均分子量５４，０００（クラレ社製液状ポリイソプレンゴム  ＬＩＲ−５０）
ポリイソプレン２：ポリイソプレン、数平均分子量２８，０００（クラレ社製液状ポリイソプレンゴム  ＬＩＲ−３０）
樹脂１：芳香族変性テルペン樹脂、軟化点８５℃（ヤスハラケミカル社製ＹＳレジン  ＴＯ８５）
樹脂２：テルペンフェノール樹脂、軟化点１４５℃（ヤスハラケミカル社製ＹＳレジン  Ｔ１４５）
アロマオイル：三共油化工業社製Ａ／Ｏ  ＭＩＸ
老化防止剤：フレキシス社製ＳＡＮＴＯＦＬＥＸ  ６ＰＰＤ
酸化亜鉛：正同化学工業社製酸化亜鉛３種
ステアリン酸：日油社製ビーズステアリン酸ＹＲ
加硫促進剤：大内新興化学工業社製ノクセラーＣＺ−Ｇ
硫黄：鶴見化学工業社製金華印油入微粉硫黄