(57)【要約】【課題】低転がり抵抗、ウェットグリップ性能及び耐摩耗性を従来レベルよりも更に向上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】乳化重合スチレンブタジエンゴム（Ｅ−ＳＢＲ）、末端変性溶液重合スチレンブタジエンゴム（変性Ｓ−ＳＢＲ）及びブタジエンゴム（ＢＲ）からなる３種のゴムを７０重量％以上含むジエン系ゴム１００重量部に、シリカを６０〜１２０重量部配合したゴム組成物であり、前記ＢＲを１０〜２０重量％にし、前記３種のゴムの重量比（Ｅ−ＳＢＲ：変性Ｓ−ＳＢＲ：ＢＲ）を（１〜２）：（３〜４）：１にすると共に、前記Ｅ−ＳＢＲと変性Ｓ−ＳＢＲとのスチレン含有量の差を６重量％以下、かつガラス転移温度の差を７℃以下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】
乳化重合スチレンブタジエンゴム（Ｅ−ＳＢＲ）、末端変性溶液重合スチレンブタジエンゴム（変性Ｓ−ＳＢＲ）及びブタジエンゴム（ＢＲ）からなる３種のゴムを７０重量％以上含むジエン系ゴム１００重量部に、シリカを６０〜１２０重量部配合したゴム組成物であり、前記ブタジエンゴムを１０〜２０重量％にし、前記３種のゴムの重量比（Ｅ−ＳＢＲ：変性Ｓ−ＳＢＲ：ＢＲ）を（１〜２）：（３〜４）：１にすると共に、前記乳化重合スチレンブタジエンゴムと末端変性溶液重合スチレンブタジエンゴムとのスチレン含有量の差を６重量％以下、かつガラス転移温度の差を７℃以下にしたタイヤトレッド用ゴム組成物。
【請求項２】
前記末端変性溶液重合スチレンブタジエンゴムの官能基が、ヒドロキシル基、アルコキシル基、エポキシ基、カルボニル基、カルボキシル基、アミノ基から選ばれる少なくとも１種である請求項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、低転がり抵抗、ウェットグリップ性能及び耐摩耗性を向上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】
一般に、空気入りタイヤには、燃費性能が高く、かつ湿潤路面での操縦安定性が優れることが求められている。このため、トレッド部を構成するタイヤトレッド用ゴム組成物には、シリカを配合することにより、転がり抵抗を低くすると共に、ウェットグリップ性能を高くすることが行われている。しかし、シリカを配合したゴム組成物は、耐摩耗性が劣るという問題があった。
【０００３】
この対策として、特許文献１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、ブタジエンゴムからなるゴム成分にシリカを配合したタイヤ用ゴム組成物を提案している。このゴム組成物は、低転がり抵抗、ウェットグリップ性能及び耐摩耗性の３機能がバランスよく改善する効果が認められる。しかし、需要者のこれらの３機能に対する要求レベルは十分に満足されず、それ以上の向上が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２３２９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、低転がり抵抗、ウェットグリップ性能及び耐摩耗性を従来レベルよりも更に向上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】
【０００６】
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、乳化重合スチレンブタジエンゴム（Ｅ−ＳＢＲ）、末端変性溶液重合スチレンブタジエンゴム（変性Ｓ−ＳＢＲ）及びブタジエンゴム（ＢＲ）からなる３種のゴムを７０重量％以上含むジエン系ゴム１００重量部に、シリカを６０〜１２０重量部配合したゴム組成物であり、前記ブタジエンゴムを１０〜２０重量％にし、前記３種のゴムの重量比（Ｅ−ＳＢＲ：変性Ｓ−ＳＢＲ：ＢＲ）を（１〜２）：（３〜４）：１にすると共に、前記乳化重合スチレンブタジエンゴムと末端変性溶液重合スチレンブタジエンゴムとのスチレン含有量の差を６重量％以下、かつガラス転移温度の差を７℃以下にしたことを特徴とする。
【０００７】
前記末端変性溶液重合スチレンブタジエンゴムの官能基は、ヒドロキシル基、アルコキシル基、エポキシ基、カルボニル基、カルボキシル基、アミノ基から選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。
【０００８】
本発明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は、低転がり抵抗、ウェットグリップ性能及び耐摩耗性を従来レベルよりも向上することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、乳化重合スチレンブタジエンゴム（Ｅ−ＳＢＲ）、末端変性溶液重合スチレンブタジエンゴム（変性Ｓ−ＳＢＲ）及びブタジエンゴム（ＢＲ）からなる３種のゴムを７０重量％以上含むジエン系ゴム１００重量部に、シリカを６０〜１２０重量部配合すると共に、ＢＲの配合量を１０〜２０重量％にし、Ｅ−ＳＢＲ：変性Ｓ−ＳＢＲ：ＢＲの重量比を（１〜２）：（３〜４）：１にすることにより、ジエン系ゴムとシリカとの親和性を高くしシリカの分散性を向上すると共に、ＢＲを配合することにより耐摩耗性を高くすることができる。また、Ｅ−ＳＢＲ及び変性Ｓ−ＳＢＲのスチレン含有量の差を６重量％以下、かつガラス転移温度の差を７℃以下にしたことにより、Ｅ−ＳＢＲと変性Ｓ−ＳＢＲとの相溶性を高くにすると共に、上記の重量比にしたので、低発熱性とゴム強度とをバランスさせるため、タイヤトレッド用ゴム組成物の低転がり抵抗、ウェットグリップ性能及び耐摩耗性を従来レベルよりも更に向上可能にした。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物において、ゴム成分はジエン系ゴムであり、そのジエン系ゴムは乳化重合スチレンブタジエンゴム（以下、「Ｅ−ＳＢＲ」という。）、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。）及びブタジエンゴム（以下、「ＢＲ」という。）からなる３種のゴムを必ず含むようにする。
【００１１】
本発明では、Ｅ−ＳＢＲを配合することにより耐摩耗性を高くすることができる。使用するＥ−ＳＢＲは、乳化重合で製造されたスチレンブタジエンゴムであれば特に制限されるものではない。Ｅ−ＳＢＲは、スチレン含有量が好ましくは２５〜５０重量％、より好ましくは３０〜４５重量％であるとよい。Ｅ−ＳＢＲのスチレン含有量をこのような範囲内にすることにより、ゴム強度を高くし耐摩耗性を確保すると共にウェットグリップ性能を高くすることができる。また、Ｅ−ＳＢＲは、ガラス転移温度（Ｔｇ）が好ましくは−５０〜−２０℃、より好ましくは−４５〜−２５℃であるとよい。Ｅ−ＳＢＲのＴｇをこのような範囲内にすることにより、ゴム強度を高くし耐摩耗性を確保すると共に、ウェットグリップ性能を高くすることができる。なお、本発明において、スチレン含有量は、赤外分光分析（ハンプトン法）により測定し、ガラス転移温度（Ｔｇ）は、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）により２０℃／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した。また、スチレンブタジエンゴムが油展品であるときは、油展成分（オイル）を含まない状態におけるスチレンブタジエンゴムのガラス転移温度とする。
【００１２】
変性Ｓ−ＳＢＲは、分子鎖の片末端又は両末端に官能基を有するように溶液重合で製造した末端変性スチレンブタジエンゴムである。官能基としては、例えばをヒドロキシル基、アルコキシル基、エポキシ基、カルボニル基、カルボキシル基、アミノ基等を例示することができる。このような変性Ｓ−ＳＢＲは、通常の方法で溶液重合したものを使用すればよい。また、市販品を使用してもよい。
【００１３】
変性Ｓ−ＳＢＲを配合することにより、シリカとの親和性を高くし分散性を改善するため、シリカの作用効果を一層向上すると共に、耐摩耗性を確保する。また、変性Ｓ−ＳＢＲは、スチレン含有量が好ましくは２０〜５０重量％、より好ましくは２５〜４５重量％であるとよい。変性Ｓ−ＳＢＲのスチレン含有量をこのような範囲内にすることにより、転がり抵抗を低くすると共に、ゴム強度を高くして耐摩耗性を確保することができる。また、変性Ｓ−ＳＢＲは、ガラス転移温度（Ｔｇ）が好ましくは−４０〜−１５℃、より好ましくは−３５〜−２０℃にするとよい。変性Ｓ−ＳＢＲのＴｇをこのような範囲内にすることにより、高いウェットグリップ性能を確保すると共に、低い転がり抵抗を実現することができる。
【００１４】
本発明において、Ｅ−ＳＢＲ及び変性Ｓ−ＳＢＲのスチレン含有量の差は、６重量％以下、好ましくは５重量％以下にする必要がある。Ｅ−ＳＢＲのスチレン含有量と変性Ｓ−ＳＢＲのスチレン含有量との差を６重量％以下にすることにより、Ｅ−ＳＢＲと変性Ｓ−ＳＢＲとの相溶性を高くするので、ゴム組成物の低転がり抵抗、ウェットグリップ性能及び耐摩耗性を同時に向上することができる。Ｅ−ＳＢＲと変性Ｓ−ＳＢＲのスチレン含有量の差が６重量％より大きいと、特に耐摩耗性が悪化する。
【００１５】
また、Ｅ−ＳＢＲ及び変性Ｓ−ＳＢＲのガラス転移温度（Ｔｇ）の差は７℃以下、好ましくは５℃以下にする必要がある。Ｅ−ＳＢＲのＴｇと変性Ｓ−ＳＢＲのＴｇとの差を７℃以下にすることにより、Ｅ−ＳＢＲと変性Ｓ−ＳＢＲとの親和性を高くするので、ゴム組成物のウェットグリップ性能及び耐摩耗性が向上する。Ｅ−ＳＢＲと変性Ｓ−ＳＢＲのＴｇの差が７℃より大きいと、特に耐摩耗性が悪化する。
【００１６】
本発明において、ＢＲを配合することにより、ゴム組成物の耐摩耗性を確保する。ジエン系ゴム中のＢＲの配合量は１０〜２０重量％、好ましくは１２〜１８重量％にする。ＢＲの配合量が１０重量％未満であると、ゴム組成物の耐摩耗性が悪化する。また、ＢＲの配合量が２０重量％を超えると、ウェットグリップ性能が悪化する。
【００１７】
Ｅ−ＳＢＲ、変性Ｓ−ＳＢＲ及びＢＲの配合量は、これら３種のゴムの合計がジエン系ゴム中７０重量％以上、好ましくは８０〜１００重量％になるようにする。３種のゴムの合計が７０重量％未満であると、ゴム組成物の低転がり抵抗、ウェットグリップ性能及び耐摩耗性を従来レベルよりも更に向上することができない。
【００１８】
また、ＢＲの配合量を１にしたときの３種のゴムの配合量の重量比（Ｅ−ＳＢＲ：変性Ｓ−ＳＢＲ：ＢＲ）は、（１〜２）：（３〜４）：１、好ましくは（１．５〜２）：（３．５〜４）：１にする必要がある。Ｅ−ＳＢＲの配合量が、この範囲より少ないと耐摩耗性が悪化する。またＥ−ＳＢＲの配合量が、この範囲より多いと転がり抵抗が悪化する。変性Ｓ−ＳＢＲの配合量が、この範囲より少ないと転がり抵抗が悪化する。また変性Ｓ−ＳＢＲの配合量が、この範囲より多いと耐摩耗性が悪化する。
【００１９】
本発明において、ジエン系ゴムは上述した３種類のゴム成分のみで構成してもよい。又は他のジエン系ゴムを３０重量％以下、好ましくは２０重量％以下含有してもよい。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、末端変性していないＳ−ＳＢＲ、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム等を例示することができる。好ましくは天然ゴム、イソプレンゴム、末端変性していないＳ−ＳＢＲがよい。このようなジエン系ゴムは、単独又は複数のブレンドとして使用することができる。
【００２０】
本発明において、シリカをジエン系ゴム１００重量部に対し６０〜１２０重量部、好ましくは６０〜１１０重量部配合する。シリカの配合量をこの範囲とすることにより、ゴム組成物の低転がり抵抗とウェットグリップ性能とを共に向上する。また、上述した変性Ｓ−ＳＢＲの配合により、シリカとジエン系ゴムとの親和性を高くし分散性を改善するため、シリカの作用効果を向上すると共に、耐摩耗性を確保する。シリカとしては、通常タイヤ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。
【００２１】
また、本発明では、シリカとシランカップリング剤とを共に配合することにより、シリカの分散性を向上しジエン系ゴムとの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５〜１０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、シリカの分散性を向上する効果が十分に得られない。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重合してしまい、所望の効果を得ることができなくなる。
【００２２】
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等を例示することができる。
【００２３】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、カーボンブラック及び／又はシリカ以外の充填剤を配合することによりゴムの強度を高くする。カーボンブラックの配合量は、ジエン系ゴム１００重量部に対し好ましくは５〜３５重量部、より好ましくは５〜３０重量部にするとよい。カーボンブラックの配合量が５重量部未満の場合には、ゴム強度を十分に高くすることができない。また、カーボンブラックの配合量が３５重量部を超えると転がり抵抗が悪化するため好ましくない。充填剤としては、例えばクレー、マイカ、タルク、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム等が例示される。
【００２４】
タイヤトレッド用ゴム組成物には、上述したカーボンブラック及び充填剤以外にも、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。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。
【００２５】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、空気入りタイヤに好適に使用することができる。こ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は、低転がり抵抗、ウェットグリップ性能及び耐摩耗性を同時に向上することができる。
【００２６】
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】
【００２７】
表１〜３に示す配合からなる１３種類のタイヤトレッド用ゴム組成物（実施例１〜４、比較例１〜９）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、３種のゴムの重量比（Ｅ−ＳＢＲ：変性Ｓ−ＳＢＲ：ＢＲ）を油展オイルを除いた配合量の比として示すと共に、Ｅ−ＳＢＲと変性Ｓ−ＳＢＲとのスチレン含有量の差及びガラス転移温度（Ｔｇ）の差を示した。なお、比較例１，２及び９では、変性Ｓ−ＳＢＲの代わりに未変性のＳ−ＳＢＲの値を用いて算出した。
【００２８】
得られた１３種類のタイヤトレッド用ゴム組成物を所定形状の金型中で、１６０℃、２０分間プレス加硫して加硫ゴムサンプルを作製し、下記に示す方法で耐摩耗性、ウェットグリップ性能及び転がり抵抗を測定した。
【００２９】
耐摩耗性
得られた加硫ゴムサンプルのランボーン摩耗を、ＪＩＳ  Ｋ６２６４−２に準拠して、岩本製作所社製ランボーン摩耗試験機を使用し、荷重１５Ｎ、スリップ率５０％の条件で測定した。
【００３０】
得られた結果は、表１，２では比較例１を１００とし、表３では比較例９を１００とする指数として、表１〜３に示した。この指数が大きいほど耐摩耗性が優れることを意味する。
【００３１】
ウェットグリップ性能
得られた加硫ゴムサンプルのウェットグリップ性能を、ウェットグリップ性能の指標であることが知られているｔａｎδ（０℃）により評価した。ｔａｎδ（０℃）は、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０℃の損失正接ｔａｎδ（０℃）を測定した。
【００３２】
得られた結果は、表１，２では比較例１を１００とし、表３では比較例９を１００とする指数として、表１〜３に示した。この指数が大きいほどウェットグリップ性能が優れることを意味する。
【００３３】
転がり抵抗
得られた加硫ゴムサンプルの転がり抵抗を、転がり抵抗の指標であることが知られているｔａｎδ（６０℃）により評価した。ｔａｎδ（６０℃）は、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℃の損失正接ｔａｎδ（６０℃）を測定した。
【００３４】
得られた結果は、表１，２では比較例１を１００とし、表３では比較例９を１００とする指数として、表１〜３に示した。この指数が大きいほど低発熱で転がり抵抗が優れることを意味する。
【００３５】
【表１】
2010275386.tif 000002
【００３６】
【表２】
2010275386.tif 000003
【００３７】
【表３】
2010275386.tif 000004
【００３８】
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。
Ｅ−ＳＢＲ１：乳化重合スチレンブタジエンゴム、スチレン含有量が４１重量％、Ｔｇが−２８℃、日本ゼオン社製Ｎｉｐｏｌ  １７３９、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
Ｅ−ＳＢＲ２：乳化重合スチレンブタジエンゴム、スチレン含有量が４８重量％、Ｔｇが−２４℃、日本ゼオン社製Ｎｉｐｏｌ  １７４９、ゴム成分１００重量部に対しオイル分５０重量部を含む油展品
Ｅ−ＳＢＲ３：乳化重合スチレンブタジエンゴム、スチレン含有量が３７重量％、Ｔｇが−３７℃、日本ゼオン社製Ｎｉｐｏｌ  ９５４８、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
変性Ｓ−ＳＢＲ：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、スチレン含有量が３７重量％、Ｔｇが−２７℃、旭化成ケミカルズ社製タフデン  Ｅ５８１、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
Ｓ−ＳＢＲ：未変性の溶液重合スチレンブタジエンゴム、スチレン含有量が３９重量％、Ｔｇが−２３℃、日本ゼオン社製Ｎｉｐｏｌ  ＮＳ５２２、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
ＢＲ：ブタジエンゴム、日本ゼオン社製Ｎｉｐｏｌ  ＢＲ１２２０
ＮＲ：天然ゴム、ＲＳＳ＃３
シリカ：ローディア社製Ｚｅｏｓｉｌ  １１６５ＭＰ
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Ｎ３３９
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
老化防止剤：フレキシス社製サントフレックス６ＰＰＤ
ワックス：大内新興化学工業社製サンノック
加工助剤：ラインケミー社製Ａｋｔｉｐｌａｓｔ  ＰＰ
シランカップリング剤：硫黄含有シランカップリング剤、デグサ社製Ｓｉ６９
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：加硫促進剤ＣＢＳ、大内新興化学工業社製ノクセラーＣＺ−Ｇ
加硫促進剤２：加硫促進剤ＤＰＧ、大内新興化学工業社製ノクセラーＤ
オイル：昭和シェル石油社製エキストラクト４号Ｓ