(57)【要約】【課題】ウェット路面及びドライアップ路面のいずれにおいてもグリップ性能及び耐摩耗性をバランスよく改善できる高性能ウェットタイヤ用トレッドゴム組成物、並びに該ゴム組成物を用いた高性能ウェットタイヤを提供する。【解決手段】ゴム成分と、二酸化ジルコニウム粉末と、シリカとを含有する高性能ウェットタイヤ用トレッドゴム組成物に関する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴム成分と、二酸化ジルコニウム粉末と、シリカとを含有する高性能ウェットタイヤ用トレッドゴム組成物。
【請求項２】
前記二酸化ジルコニウム粉末は、平均粒子径が５μｍ以下である請求項１記載の高性能ウェットタイヤ用トレッドゴム組成物。
【請求項３】
前記二酸化ジルコニウム粉末は、二酸化ジルコニウム含有率が９０質量％以上である請求項１又は２記載の高性能ウェットタイヤ用トレッドゴム組成物。
【請求項４】
前記ゴム成分１００質量部に対して、前記二酸化ジルコニウム粉末を１０〜８０質量部含有する請求項１〜３のいずれかに記載の高性能ウェットタイヤ用トレッドゴム組成物。
【請求項５】
充填剤１００質量％中、前記二酸化ジルコニウム粉末の含有量が１０〜６０質量％、前記シリカの含有量が４０〜９０質量％である請求項１〜４のいずれかに記載の高性能ウェットタイヤ用トレッドゴム組成物。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のゴム組成物を用いて作製したトレッドを有する高性能ウェットタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高性能ウェットタイヤ用トレッドゴム組成物及び該ゴム組成物を用いて作製したトレッドを有する高性能ウェットタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
レースなどの競技に使用される高性能タイヤ、特にウェット路面に適用される高性能ウェットタイヤ（競技用ウェットタイヤ）のトレッド用ゴム組成物には、ウェットグリップ性能の向上を目的として、シリカ配合を採用したり、更に水酸化アルミニウムを添加する取り組みが行われている（特許文献１参照）。
【０００３】
確かにシリカ配合に水酸化アルミニウムを添加することでウェットグリップ性能を改善することは可能になるが、耐摩耗性が低下する傾向があり、特にドライアップ路面（ウェット状態から乾燥した路面）における耐摩耗性が悪化してしまう。
【０００４】
このようにウェットグリップ性能とウェット路面やドライアップ路面での耐摩耗性を両立することは困難であり、同時にドライアップ路面での良好なドライグリップ性能も望まれている。従って、ウェット路面及びドライアップ路面のいずれにおいてもグリップ性能と耐摩耗性をバランス良く改善できる高性能ウェットタイヤを提供することが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３３８７５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、前記課題を解決し、ウェット路面及びドライアップ路面のいずれにおいてもグリップ性能及び耐摩耗性をバランスよく改善できる高性能ウェットタイヤ用トレッドゴム組成物、並びに該ゴム組成物を用いた高性能ウェット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】
【０００７】
本発明は、ゴム成分と、二酸化ジルコニウム粉末と、シリカとを含有する高性能ウェットタイヤ用トレッドゴム組成物に関する。
【０００８】
前記二酸化ジルコニウム粉末は、平均粒子径が５μｍ以下であることが好ましい。
【０００９】
前記二酸化ジルコニウム粉末は、二酸化ジルコニウム含有率が９０質量％以上であることが好ましい。
【００１０】
前記ゴム成分１００質量部に対して、前記二酸化ジルコニウム粉末を１０〜８０質量部含有することが好ましい。
【００１１】
充填剤１００質量％中、前記二酸化ジルコニウム粉末の含有量が１０〜６０質量％、前記シリカの含有量が４０〜９０質量％であることが好ましい。
【００１２】
本発明はまた、前記ゴム組成物を用いて作製したトレッドを有する高性能ウェットタイヤに関する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ゴム成分と、二酸化ジルコニウム粉末と、シリカとを含有する高性能ウェットタイヤ用トレッドゴム組成物であるので、ウェット路面及びドライアップ路面のいずれにおいてもグリップ性能及び耐摩耗性をバランスよく改善できる。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の高性能ウェットタイヤ用トレッドゴム組成物は、ゴム成分と、二酸化ジルコニウム粉末と、シリカとを含む。
【００１５】
シリカ配合に二酸化ジルコニウム粉末を添加することで、水酸化アルミニウムに比べて低温でのゴム弾性率が低下してウェットグリップ性能が大きく向上するとともに、高い補強効果も発揮されてウェット路面での耐摩耗性も大きく向上する。そのため、ウェット路面におけるグリップ性能及び耐摩耗性をバランス良く改善できる。更に該粉末の添加により、ドライアップ路面でも良好なグリップ性能が得られるとともに、耐摩耗性も大きく向上し、これらの性能をバランス良く改善できる。従って、前述の本発明の効果が充分に発揮される。
【００１６】
本発明で使用できるゴム成分としては、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、スチレンイソプレンブタジエンゴム（ＳＩＢＲ）、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）等のジエン系ゴムが挙げられる。ゴム成分は、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。なかでも、グリップ性能及び耐摩耗性がバランスよく得られるという理由からＮＲ、ＢＲ、ＳＢＲが好ましく、ＳＢＲがより好ましい。
【００１７】
ＳＢＲとしては、特に限定されず、例えば、乳化重合スチレンブタジエンゴム（Ｅ−ＳＢＲ）、溶液重合スチレンブタジエンゴム（Ｓ−ＳＢＲ）等を使用できる。
【００１８】
ＳＢＲのスチレン含有量は、好ましくは２０質量％以上、より好ましくは２５質量％以上である。２０質量％未満であると、充分なウェットグリップ性能が得られない傾向がある。また、上記スチレン含有量は、好ましくは６０質量％以下、より好ましくは５０質量％以下である。６０質量％を超えると、耐摩耗性が低下するだけでなく、温度依存性が増大し、温度変化に対する性能変化が大きくなってしまう傾向がある。なお、本発明において、ＳＢＲのスチレン含有量は、Ｈ１−ＮＭＲ測定により算出される。
【００１９】
ゴム成分１００質量％中のＳＢＲの含有量は、好ましくは１０質量％以上、より好ましくは１５質量％以上、更に好ましくは６０質量％以上である。１０質量％未満であると、十分なウェットグリップ性能、ドライアップ路面でのグリップ性能、耐摩耗性が得られない傾向がある。また、ＳＢＲの含有量の上限は特に限定されず、１００質量％でもよい。
【００２０】
二酸化ジルコニウム粉末は、一般的なものが挙げられ、例えば、ハフニアなどの不純物金属化合物を含む粉末などを好適に使用できる。二酸化ジルコニウム粉末は単独でも、２種以上を併用してもよい。
【００２１】
二酸化ジルコニウム粉末の平均粒子径は、好ましくは５μｍ以下、より好ましくは２μｍ以下、更に好ましくは１．５μｍ以下である。５μｍを超えると、充分な破壊強度が発揮されず、耐摩耗性能が悪化する傾向にある。下限は特に限定されない。
なお、本発明において、平均粒子径は、レーザー回折散乱装置など、動的光散乱法で測定した粒子径分布の累積頻度が５０体積％となる粒子径（Ｄ５０）である。
【００２２】
二酸化ジルコニウム粉末１００質量％中の二酸化ジルコニウム（ジルコニア：ＺｒＯ２）の含有率（純度）は、９０質量％以上が好ましく、９５質量％以上がより好ましい。９０質量％未満であると、充分なウェットグリップ性能が発揮されないおそれがある。上限は特に限定されないが、通常、二酸化ジルコニウム粉末はハフニア（ＨｆＯ２）などの不純物金属化合物を若干含んでいる。なお、該粉末１００質量％中の二酸化ジルコニウム及びハフニアの合計含有率は、９５質量％以上が好ましく、９８質量％以上がより好ましい。
【００２３】
本発明のゴム組成物に含まれる充填剤１００質量％中、二酸化ジルコニウム粉末の含有量は１０〜６０質量％であることが好ましく、１５〜４０質量％であることがより好ましい。１０質量％未満又は６０質量％を超える場合、ウェットグリップ性能又は耐摩耗性能が悪化するおそれがある。
【００２４】
二酸化ジルコニウム粉末の含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、１０〜８０質量部が好ましく、１５〜７０質量部がより好ましく、２０〜６０質量部が更に好ましい。１０質量部未満では、充分なウェットグリップ性能が発揮されないおそれがあり、８０質量部を超えると、耐摩耗性能が悪化するおそれがある。
【００２５】
本発明で使用できるシリカとしては、例えば、乾式法シリカ（無水シリカ）、湿式法シリカ（含水シリカ）などが挙げられる。なかでも、シラノール基が多いという理由から、湿式法シリカが好ましい。シリカは単独でも、２種以上を併用してもよい。
【００２６】
シリカのチッ素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）は、好ましくは４０ｍ２／ｇ以上、より好ましくは７０ｍ２／ｇ以上、更に好ましくは１１０ｍ２／ｇ以上である。４０ｍ２／ｇ未満であると、耐摩耗性が低下する傾向がある。また、シリカのＮ２ＳＡは、好ましくは２２０ｍ２／ｇ以下、より好ましくは２００ｍ２／ｇ以下である。２２０ｍ２／ｇを超えると、シリカの分散性が低下し、所望の性能が得られないおそれがある。なお、シリカのＮ２ＳＡは、ＡＳＴＭ  Ｄ３０３７−９３に準じてＢＥＴ法で測定できる。
【００２７】
本発明のゴム組成物に含まれる充填剤１００質量％中、シリカの含有量は、４０〜９０質量％であることが好ましく、４５〜７０質量％であることがより好ましい。４０質量％未満又は９０質量％を超える場合、ウェットグリップ性能又は耐摩耗性能が悪化するおそれがある。
【００２８】
シリカの含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは４０質量部以上、より好ましくは６０質量部以上である。４０質量部未満では、充分なグリップ性能（特に、ウェットグリップ性能）、耐摩耗性が得られないおそれがある。また、該シリカの含有量は、好ましくは２００質量部以下、より好ましくは１４０質量部以下、更に好ましくは１１０質量部以下である。２００質量部を超えると、分散性が悪化し、耐摩耗性が悪化する傾向がある。
【００２９】
本発明では、シリカとともに、シランカップリング剤を使用することが好ましい。シランカップリング剤としては特に限定されず、従来からタイヤ分野において汎用されているものを使用でき、例えば、スルフィド系、メルカプト系、ビニル系、アミノ系、グリシドキシ系、ニトロ系、クロロ系シランカップリング剤などが挙げられる。なかでも、スルフィド系シランカップリング剤を好適に使用できる。なお、シランカップリング剤の含有量は、シリカ１００質量部に対して、好ましくは１〜２０質量部であり、より好ましくは５〜１０質量部である。
【００３０】
本発明のゴム組成物は、充填剤として、二酸化ジルコニウム粉末とシリカの他にも、カーボンブラック、炭酸カルシウム、アルミナ、クレー、タルクなど、従来からタイヤ用ゴム組成物で慣用される補強用充填剤を任意に配合してもよい。
【００３１】
なかでも、補強効果が高く、本発明の効果が充分に得られる点から、カーボンブラックを配合することが好ましい。カーボンブラックとしては、例えば、ＧＰＦ、ＨＡＦ、ＩＳＡＦ、ＳＡＦなどが挙げられるが、なかでも、ＳＡＦが好適である。
【００３２】
カーボンブラックのチッ素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）は７０ｍ２／ｇ以上が好ましく、１２０ｍ２／ｇ以上がより好ましい。７０ｍ２／ｇ未満では、充分な耐摩耗性が得られないおそれがある。該Ｎ２ＳＡは、２００ｍ２／ｇ以下が好ましく、１６０ｍ２／ｇ以下がより好ましい。２００ｍ２／ｇを超えると、ウェットグリップ性能が低下する傾向がある。なお、カーボンブラックのＮ２ＳＡは、ＪＩＳ  Ｋ６２１７−２：２００１によって求められる。
【００３３】
カーボンブラックのジブチルフタレート吸油量（ＤＢＰ）は、５０ｍｌ／１００ｇ以上が好ましく、１００ｍｌ／１００ｇ以上がより好ましい。５０ｍｌ／１００ｇ未満では、充分な耐摩耗性が得られないおそれがある。また、該ＤＢＰは、２００ｍｌ／１００ｇ以下が好ましく、１３５ｍｌ／１００ｇ以下がより好ましい。２００ｍｌ／１００ｇを超えると、ウェットグリップ性能が低下するおそれがある。なお、カーボンブラックのＤＢＰは、ＪＩＳ  Ｋ６２１７−４：２００１に準拠して測定される。
【００３４】
本発明のゴム組成物に含まれる充填剤１００質量％中、カーボンブラックの含有量は、０〜５０質量％であることが好ましく、５〜３５質量％であることがより好ましい。５０質量％を超える場合、ウェットグリップ性能又は耐摩耗性能が悪化するおそれがある。
【００３５】
カーボンブラックの含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは５質量部以上、より好ましくは１０質量部以上である。５質量部未満では、充分な耐摩耗性、ウェットグリップ性能が得られないおそれがある。該含有量は、好ましくは７０質量部以下、より好ましくは５０質量部以下である。７０質量部を超えると、ウェットグリップ性能が低下するおそれがある。
【００３６】
本発明のゴム組成物において、二酸化ジルコニウム粉末、シリカ及びカーボンブラックの合計含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは８０〜２５０質量部、より好ましくは１１０〜２００質量部、更に好ましくは１３０〜１８０質量部である。合計含有量が上記範囲内であれば、ウェットグリップ性能、ドライアップ路面のグリップ性能、耐摩耗性をバランス良く改善できる。
【００３７】
また、シリカとカーボンブラックとの合計１００質量％中のシリカの含有量は、好ましくは５０質量％以上、より好ましくは５７質量％以上、更に好ましくは６２質量％以上である。該シリカの含有量は、好ましくは９５質量％以下、より好ましくは９０質量％以下である。上記範囲内であれば、本発明の効果が良好に得られる。
【００３８】
本発明のゴム組成物には、前記成分以外にも、タイヤ工業において一般的に用いられている配合剤、例えば、軟化剤、老化防止剤、ワックス、酸化亜鉛、ステアリン酸、硫黄等の加硫剤、加硫促進剤等の材料が適宜配合してもよい。
【００３９】
本発明で使用できる軟化剤は特に限定されず、例えば、オイルであればアロマチックオイル、プロセスオイル、パラフィンオイル等の鉱物油が挙げられる。
【００４０】
軟化剤として、耐久性とグリップ性能をバランスよく改善できる点から、液状ポリマーを好適に使用できる。液状ポリマーとしては、液状ＳＢＲ、液状ＢＲ、液状ＩＲ、液状ＳＩＲなどが挙げられるが、なかでも、液状ＳＢＲが好ましい。液状ＳＢＲのスチレン含量は、好ましくは１０〜４５質量％、より好ましくは１５〜３０質量％以上であり、スチレン含量は、Ｈ１−ＮＭＲ測定により算出される。
【００４１】
液状ポリマーの重量平均分子量（Ｍｗ）は、好ましくは１．０×１０３〜２．０×１０５、より好ましくは３．０×１０３〜１．０×１０５、更に好ましくは３．０×１０３〜１．５×１０４である。１．０×１０３未満では、破壊特性が低下し、充分な耐久性が確保できないおそれがあり、２．０×１０５を超えると、重合溶液の粘度が高くなりすぎ、生産性が悪化するおそれがある。なお、本発明において、Ｍｗは、ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定したポリスチレン換算値である。
【００４２】
液状ポリマーの含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは１０質量部以上、より好ましくは３０質量部以上である。１０質量部未満では、液状ポリマーを配合した効果が充分に得られないおそれがある。また、該液状ポリマーの含有量は、好ましくは１００質量部以下、より好ましくは６０質量部以下である。１００質量部を超えると、耐摩耗性能が低下するおそれがある。
【００４３】
本発明のゴム組成物において、軟化剤の合計含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは６０〜２００質量部、より好ましくは１００〜１４０質量部である。６０質量部未満では、本発明の効果が充分に発揮されないおそれがあり、２００質量部を超えると、耐摩耗性が低下するおそれがある。なお、軟化剤の合計含有量には、油展ゴム中のオイルも含まれる。
【００４４】
加硫促進剤としては、スルフェンアミド系、チアゾール系、チウラム系、グアニジン系加硫促進剤などが挙げられ、なかでも、本発明では、スルフェンアミド系、チアゾール系、グアニジン系加硫促進剤を好適に使用できる。
【００４５】
スルフェンアミド系加硫促進剤としては、Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド（ＴＢＢＳ）、Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド（ＣＢＳ）、Ｎ，Ｎ−ジシクロヘキシル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド（ＤＣＢＳ）などが挙げられ、なかでも、ＣＢＳが好ましい。チアゾール系加硫促進剤としては、例えば、２−メルカプトベンゾチアゾール、ジ−２−ベンゾチアゾリルジスルフィドなどが挙げられ、なかでも、２−メルカプトベンゾチアゾールが好ましい。グアニジン系加硫促進剤としては、ジフェニルグアニジン、ジオルトトリグアニジン、トリフェニルグアニジンなどが挙げられ、なかでもジフェニルグアニジンが好ましい。
【００４６】
加硫促進剤の含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは０．５質量部以上、より好ましくは１．５質量部以上であり、また、好ましくは７質量部以下、より好ましくは４質量部以下である。０．５質量部未満では、充分な加硫速度が得られない傾向があり、７質量部を超えると、ブルーミングを起こすおそれがある。
【００４７】
本発明のゴム組成物は、一般的な方法で製造される。すなわち、バンバリミキサーやニーダー、オープンロールなどで前記各成分を混練りし、その後加硫する方法等により製造できる。
【００４８】
本発明のゴム組成物は、高性能ウェットタイヤのトレッドに用いられる。なお、高性能ウェットタイヤとは、レースなどの競技において、特にウェット路面（湿潤路面）の条件下で使用されるタイヤをいう。
【００４９】
本発明の高性能ウェットタイヤは、上記ゴム組成物を用いて通常の方法で製造される。すなわち、前記成分を配合したゴム組成物を、未加硫の段階でトレッドの形状に合わせて押出し加工し、他のタイヤ部材とともに、タイヤ成形機上にて通常の方法で成形することにより、未加硫タイヤを成形する。この未加硫タイヤを加硫機中で加熱加圧することによりタイヤを得る。
【実施例】
【００５０】
実施例に基づいて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。
【００５１】
以下、実施例及び比較例で使用した各種薬品について、まとめて説明する。
ＳＢＲ：旭化成（株）製のタフデン４８５０（スチレン含有率：４０質量％、ゴム固形分１００質量部に対してオイル分（低ＰＣＡオイル）５０質量部含有）
カーボンブラック：東海カーボン（株）製のシースト９（ＳＡＦ、Ｎ２ＳＡ：１４２ｍ２／ｇ、ＤＢＰ吸油量：１１５ｍｌ／１００ｇ）
二酸化ジルコニウム粉末：第一稀元素化学工業（株）製のＴＭＺ酸化ジルコニウム（平均粒子径：１．１μｍ、ＺｒＯ２含有率（純度）：９５質量％以上、ＺｒＯ２及びＨｆＯ２の合計含有率：９８．５質量％（Ｍｉｎ．））
シリカ：東ソー・シリカ（株）製のニプシルＡＱ（Ｎ２ＳＡ：１９０ｍ２／ｇ）
水酸化アルミニウム：昭和電工（株）製のハイジライトＨ−４３
シランカップリング剤：デグッサ社製の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）
オイル：出光興産（株）製のダイアナプロセスＡＨ−２４
液状ＳＢＲ：サートマー社製のＲＩＣＯＮ１００（Ｍｗ：５０００、スチレン含量：２０質量％）
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の酸化亜鉛
ステアリン酸：日油（株）製のステアリン酸「椿」
老化防止剤：住友化学（株）製のアンチゲン６Ｃ
ワックス：大内新興化学工業（株）製のサンノックＮ
硫黄：軽井沢硫黄（株）製の粉末硫黄
加硫促進剤１：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＣＺ（Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド）
加硫促進剤２：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＭ（２-メルカプトベンゾチアゾール）
加硫促進剤３：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＤ（ジフェニルグアニジン）
【００５２】
＜実施例及び比較例＞
表１に示す配合処方に従い、神戸製鋼（株）製１．７Ｌバンバリーを用いて硫黄及び加硫促進剤以外の配合材料を混練りした。得られた混練り物に硫黄及び加硫促進剤を添加し、オープンロールを用いて練り込み、未加硫ゴム組成物を得た。得られた未加硫ゴム組成物をトレッドの形状に成形し、タイヤ成形機上で他のタイヤ部材とともに貼り合わせ、１５０℃の条件下で３０分間加硫し、試験用タイヤ（タイヤサイズ：２１５／４５Ｒ１７）を得た。
【００５３】
（グリップ性能）
上記試験用タイヤを排気量２０００ｃｃの国産ＦＲ車に装着し、ウェットアスファルト路面およびドライアップアスファルト路面のテストコースにて１０周の実車走行を行った。その際における操舵時のコントロールの安定性をテストドライバーが評価し、それぞれ比較例１を１００として指数表示をした（ＷＥＴグリップ性能指数、ＤＲＹグリップ性能指数）。数値が大きいほど、ウェット路面及びドライアップ路面におけるグリップ性能が高いことを示す。
【００５４】
（耐摩耗性能）
上記試験用タイヤを排気量２０００ｃｃの国産ＦＲ車に装着し、ウェットアスファルト路面およびドライアップアスファルト路面のテストコースにて実車走行を行った。その際におけるタイヤトレッドゴムの残溝量を計測し（新品時１５ｍｍ）、それぞれ比較例１の残溝量を１００として指数表示した（ＷＥＴ耐摩耗性能指数、ＤＲＹ耐摩耗性能指数）。数値が大きいほど、ウェット路面及びドライアップ路面における耐摩耗性能が高いことを示す。
【００５５】
【表１】
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【００５６】
二酸化ジルコニウム及び水酸化アルミニウムの両成分を含まない比較例１に対し、水酸化アルミニウムを配合した比較例２〜４では、ウェット路面及びドライアップ路面のグリップ性能が向上したものの、両路面の耐摩耗性能、特にドライアップ路面の耐摩耗性能が著しく悪化した。一方、二酸化ジルコニウムを配合した実施例では、両路面における良好な耐摩耗性能を維持しつつ、グリップ性能を向上でき、ウェット路面及びドライアップ路面のいずれにおいてもグリップ性能及び耐摩耗性能をバランスよく改善できることが明らかとなった。