(57)【要約】【課題】転がり抵抗性能及び耐摩耗性を満足させながら、グリップ性能の温度依存性を改良して低温から高温までの幅広い温度域でグリップ性能を確保する。【解決手段】ガラス転移点が−４０℃以上、スチレン含有量が３０重量％より大きく、かつブタジエン部中のビニル含有量が３０重量％以上６０重量％以下である溶液重合スチレン−ブタジエン共重合体ゴム１００〜５０重量％と、他のジエン系ゴム０〜５０重量％と、からなるゴム成分１００重量部に対し、シリカ２０〜１５０重量部と、カーボンブラック０〜５０重量部を、シリカとカーボンブラックの合計量で４０〜２００重量部配合し、更に、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとの少なくとも２種のユニットからなるポリエーテル系共重合体を０．５〜１０重量部配合したタイヤトレッド用ゴム組成物。【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機リチウムを開始剤とする１，３−ブタジエンとスチレンとの共重合ゴムであって、ガラス転移点が−４０℃以上、スチレン含有量が３０重量％より大きく、かつブタジエン部中のビニル含有量が３０重量％以上６０重量％以下である溶液重合スチレン−ブタジエン共重合体ゴムの単独、又は、該溶液重合スチレン−ブタジエン共重合体ゴム５０重量％以上と他のジエン系ゴム５０重量％以下とのブレンドからなるゴム成分１００重量部に対し、
シリカ２０〜１５０重量部と、カーボンブラック０〜５０重量部を、シリカとカーボンブラックの合計量で４０〜２００重量部配合し、
更に、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとの少なくとも２種のユニットからなるポリエーテル系共重合体を０．５〜１０重量部配合してなる
ことを特徴とするタイヤトレッド用ゴム組成物。
【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に用いられるタイヤトレッド用ゴム組成物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、タイヤトレッド用ゴム組成物においては、車両の安全性及び環境性の観点から転がり抵抗性能とグリップ性能が要求されている。そのため、ゴム成分に添加するフィラーとしてカーボンブラック単独の配合からシリカを単独又はカーボンブラックとともに併用した配合が適用されるようになっており、転がり抵抗性能と湿潤時におけるグリップ性能のバランスが改善されている。
【０００３】
しかしながら、安全性・環境性の要求は年々高くなっている。かかる要求に対し、フィラーであるシリカを増量したり、ゴム成分として使用するポリマーのガラス転移点Ｔｇを上げてグリップ性能を稼ぐという方策が考えられるが、このような方策では次のような問題がある。すなわち、秋冬季などの低温時には、トレッドゴムの硬度が高くなり、トレッドゴムと路面との接触面積が低下してグリップ性能が低下してしまう。また、路面が湿潤や氷状態となるに従い、そのグリップ性能の低下は格段に大きくなってしまう。逆に、夏季や高速走行時などの高温時には、トレッドゴムの硬度が低下して、十分なトレッドブロック剛性が得られず、グリップ性能が低下してしまう。このように従来は、転がり抵抗性能を満足させつつ、低温から高温までの幅広い温度域でのグリップ性能を確保することはできなかった。
【０００４】
ところで、従来、タイヤなどのゴム組成物にポリエーテル化合物を配合することが提案されている。例えば、下記特許文献１には、低発熱性に優れ、しかも引張強度や加工性が良好なゴム組成物として、ジエン系ゴム１００重量部に対してポリエーテル系重合体０．１〜２５重量部を配合してなるゴム組成物が提案されている。下記特許文献２には、耐摩耗性、発熱特性、反発弾性、機械的強度、帯電防止性などに優れ、しかも加工性が良好なゴム組成物として、エチレンオキサイド５０〜９８．９モル％、プロピレンオキサイド０〜３５モル％および不飽和エポキシド０．１〜１５モル％からなり、ムーニー粘度が１５０〜２５０のポリエーテル系共重合体を、ジエン系ゴム１００重量部に対して、０．１〜３０重量部配合したゴム組成物が提案されている。下記特許文献３には、特許文献２と同様の目的の下、エチレンオキサイド５０〜９３モル％、プロピレンオキサイド０〜３５モル％および不飽和エポキシド７〜１５モル％からなり、ムーニー粘度が７０〜１５０のポリエーテル系共重合体を、ジエン系ゴム１００重量部に対して、０．１〜３０重量部配合したゴム組成物が提案されている。更に、下記特許文献４には、電気抵抗と転がり抵抗を同時に低減させ、かつ耐摩耗性、加工性などのゴム物性においてバランスのよくするため、ジエン系ゴム１００重量部に対して、シリカ４０〜１００重量部と、エチレンオキサイド・プロピレンオキサイド・アリルグリシジルエーテル共重合体５〜４０重量部を配合することが提案されている。このようにこれらの特許文献にはポリエーテル系重合体を添加することは開示されているが、ポリエーテル系重合体を添加することによるゴム硬度の温度依存性については何ら言及されていない。
【０００５】
タイヤトレッド用ゴム組成物においては、また、上記した転がり抵抗性能及びグリップ性能とともに、耐摩耗性を確保することも要求される。
【特許文献１】ＷＯ９７／３９０５５号公報
【特許文献２】特開２０００−１０９５５５号公報
【特許文献３】特開２０００−１０９６７５号公報
【特許文献４】特開２０００−２３９４４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、転がり抵抗性能及び耐摩耗性を満足させながら、グリップ性能の温度依存性を改良して低温から高温までの幅広い温度域でグリップ性能を確保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ことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、特定のポリエーテル系共重合体を用いるとともに、これを特定の溶液重合スチレン−ブタジエン共重合体ゴムと組み合わせることにより、転がり抵抗性能及び耐摩耗性を満足させながら、しかも、トレッドゴムの硬度が低温から高温まで変化の少ない、即ち温度依存性に鈍感なゴムが得られることを見い出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明に係るタイヤトレッド用ゴム組成物は、有機リチウムを開始剤とする１，３−ブタジエンとスチレンとの共重合ゴムであって、ガラス転移点が−４０℃以上、スチレン含有量が３０重量％より大きく、かつブタジエン部中のビニル含有量が３０重量％以上６０重量％以下である溶液重合スチレン−ブタジエン共重合体ゴムの単独、又は、該溶液重合スチレン−ブタジエン共重合体ゴム５０重量％以上と他のジエン系ゴム５０重量％以下とのブレンドからなるゴム成分１００重量部に対し、シリカ２０〜１５０重量部と、カーボンブラック０〜５０重量部を、シリカとカーボンブラックの合計量で４０〜２００重量部配合し、更に、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとの少なくとも２種のユニットからなるポリエーテル系共重合体を０．５〜１０重量部配合してなるものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、転がり抵抗性能及び耐摩耗性を損なうことなく、トレッドゴム硬度を低温から高温まで変化を少なくすることができ、そのため、秋冬季などの低温時におけるグリップ性能と夏季や高速走行時などの高温時におけるグリップ性能をともに満足させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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。
【００１１】
本発明のゴム組成物において、ゴム成分として使用されるスチレン−ブタジエン共重合体ゴムは、有機リチウムを開始剤として１，３−ブタジエンとスチレンとを共重合してななる溶液重合スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＳＢＲ）であって、
ガラス転移点（Ｔｇ）≧−４０℃、
スチレン含有量（Ｓｔ）＞３０重量％、かつ、
３０重量％≦ブタジエン部中のビニル含有量（Ｖｉ）≦６０重量％
を満足するものである。ガラス転移点が−４０℃未満であったり、スチレン含有量が３０重量％以下では、グリップ性能を確保することができない。また、ブタジエン部中のビニル含有量が３０重量％未満では、グリップ性能が低下する傾向にあり、逆に６０重量％を越えると、耐摩耗性が低下するので好ましくない。ガラス転移点は−１５℃以下であることが好ましい。スチレン含有量は３５重量％以上であることが好ましく、また、その上限は４５重量％以下であることが好ましい。なお、ガラス転移点は、ＡＳＴＭ Ｄ３４１８により測定される値であり、スチレン含有量およびブタジエン部中のビニル含有量は、赤外分光法で測定される値である。
【００１２】
上記スチレン−ブタジエン共重合体ゴムは、公知の溶液重合法により製造することができ、即ち、炭化水素系溶媒中、有機リチウムを開始剤として、１，３−ブタジエンとスチレンとを共重合させることにより得られる。上記有機リチウムとしては、溶液重合法で一般に使用されているものを用いることができ、例えば、ｎ−ブチルリチウム、ヘキシルリチウム、ジリチオメタンなどが挙げられる。
【００１３】
また、該スチレン−ブタジエン共重合体ゴムは、スズ系、ケイ素系、アルコキシシラン系カップリング剤により、その共重合体鎖末端が処理されたものであってもよく、また、末端または主鎖がシリカのシラノール基と相互作用や化学反応性を有する官能基（例えば、水酸基やアミノ基）で変性されたものであってもよい。
【００１４】
本発明のゴム組成物において、ゴム成分は、上記溶液重合スチレン−ブタジエン共重合体ゴム１００〜５０重量％と、他のジエン系ゴム０〜５０重量％からなる。すなわち、ゴム成分は、上記溶液重合スチレン−ブタジエン共重合体ゴムの単独、又は、該共重合体ゴム５０重量％以上と他のジエン系ゴム５０重量％以下のブレンドからなる。上記スチレン−ブタジエン共重合体ゴムの使用量が５０重量％未満では、上記した本発明の効果が十分得られない。
【００１５】
上記他のジエン系ゴムとしては、上記溶液重合スチレン−ブタジエン共重合体ゴム以外のスチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレン−イソプレン共重合体ゴム、ブタジエン−イソプレン共重合体ゴムなどが挙げられ、これらはそれぞれ単独で用いても２種以上併用してもよい。他のジエン系ゴムとしては、ブタジエンゴムが特に好適である。
【００１６】
本発明のゴム組成物に使用されるシリカとしては、特に限定されないが、湿式シリカ、乾式シリカ、コロイダルシリカ、沈降シリカなどが挙げられ、特に含水珪酸を主成分とする湿式シリカを用いることが好ましい。シリカは、ゴム成分１００重量部に対して２０〜１５０重量部配合され、より好ましい配合量は３０〜１００重量部である。シリカの配合量が２０重量部未満では、転がり抵抗性能とグリップ性能とのバランスを改善することができない。
【００１７】
本発明のゴム組成物において、フィラーは、上記シリカ単独でもよいが、シリカとともにカーボンブラックを配合してもよい。カーボンブラックは、ゴム成分１００重量部に対して、０〜５０重量部配合される。また、シリカとカーボンブラックは、その合計量で４０〜２００重量部配合され、より好ましくは４０〜１５０重量部である。なお、本発明のゴム組成物においては、フィラーとして上記シリカ及びカーボンブラックの他に、酸化チタン、ケイ酸アルミニウム、クレー、タルク等を他のフィラーを配合することもできる。
【００１８】
本発明のゴム組成物に使用されるポリエーテル系共重合体は、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとの少なくとも２種のユニットからなるものである。すなわち、ポリエーテル系共重合体は、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとの共重合体、又は、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドと他の単量体との共重合体である。エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとの２成分が含まれるものであるため、ゴム硬度の温度依存性を改良することができ、いずれか一方のみでは温度依存性の改良効果は得られない。
【００１９】
上記他の単量体としては、例えば、ブチレンオキサイドなどの他のアルキレンオキサイドや、不飽和エポキシドなどが挙げられる。不飽和エポキシドは、分子内に少なくとも１つの炭素−炭素不飽和結合と少なくとも１つのエポキシ基を有する化合物であり、例えば、アリルグリシジルエーテル、ブテニルグリシジルエーテルなどが挙げられる。
【００２０】
上記ポリエーテル系共重合体における各ユニットの含有率は特に限定されないが、エチレオキサイドが３０〜９５モル％、より好ましくは５０〜８５モル％、プロピレンオキサイドが５〜７０モル％、より好ましくは１５〜５０モル％、他の成分（ユニット）が０〜５０モル％、より好ましくは０〜２０モル％であることが好ましい。また、該ポリエーテル系共重合体は、公知の溶液重合法又は溶媒スラリー重合法などにより製造することができ、ランダム共重合体でもブロック共重合体でもよい。
【００２１】
上記ポリエーテル系共重合体は、ゴム成分１００重量部に対して０．５〜１０重量部配合され、好ましくは０．５〜８重量部であり、更に好ましくは０．５〜４．５重量部配合される。ポリエーテル系共重合体の配合量が０．５重量部未満では、グリップ性能の改良効果が得られず、逆に１０重量部を越えると、耐摩耗性が悪化する。
【００２２】
本発明のゴム組成物には、上記した成分の他に、シランカップリング剤、老化防止剤、亜鉛華、ステアリン酸、軟化剤、加硫剤、加硫促進剤など、タイヤ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。
【００２３】
以上よりなるゴム組成物は、空気入りタイヤのトレッド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、トレッドを形成することができる。そして、このようにして作製された空気入りタイヤは、転がり抵抗性能及び耐摩耗性に優れたものであり、しかも、低温から高温までのトレッドゴムの硬度変化が小さいので、秋冬季などの低温時におけるグリップ性能と夏季や高速走行時などの高温時におけるグリップ性能をともに満足させることができる。
【実施例】
【００２４】
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。
【００２５】
バンバリーミキサーを使用し、下記表１に示す配合に従い、ゴム組成物を調製した。表１の各成分の詳細は以下の通りである。
【００２６】
・ＳＳＢＲ１：旭化成株式会社製「Ｔｕｆｄｅｎｅ Ｅ５０」（開始剤として有機リチウムを用いたＳＳＢＲであり、３７．５ｐｈｒのオイルが添加された油展ポリマーである。ガラス転移点（オイルをアセトン抽出した後のポリマーのガラス転移点）＝−２９℃、スチレン含有量＝３６重量％、ブタジエン部中のビニル含有量＝３３重量％）。
【００２７】
・ＳＳＢＲ２：旭化成株式会社製「Ａｓａｐｒｅｎｅ Ｅ１０」（開始剤として有機リチウムを用いたＳＳＢＲ（非油展ポリマー）、ガラス転移点＝−２７℃、スチレン含有量＝３９重量％、ブタジエン部中のビニル含有量＝３１重量％）。
【００２８】
・ＳＳＢＲ３：日本ゼオン株式会社製「ＮＳ１１６」（開始剤として有機リチウムを用いたＳＳＢＲ（非油展ポリマー）、ガラス転移点＝−２５℃、スチレン含有量＝２１重量％、ブタジエン部中のビニル含有量＝６３重量％）。
【００２９】
・ＳＳＢＲ４：日本ゼオン株式会社製「Ｎｉｐｏｌ ＮＳ４２２」（開始剤として有機リチウムを用いたＳＳＢＲであり、３７．５ｐｈｒのオイルが添加された油展ポリマーである。ガラス転移点（オイルをアセトン抽出した後のポリマーのガラス転移点）＝−３０℃、スチレン含有量＝４０重量％、ブタジエン部中のビニル含有量＝２５重量％）。
【００３０】
・ＥＳＢＲ：日本ゼオン株式会社製の乳化重合ＳＢＲ「Ｎｉｐｏｌ １７２１」（３７．５ｐｈｒのオイルが添加された油展ポリマーである。ガラス転移点（オイルをアセトン抽出した後のポリマーのガラス転移点）＝−３２℃、スチレン含有量＝４０重量％、ブタジエン部中のビニル含有量＝１８重量％）。
【００３１】
・ＢＲ：ＪＳＲ社製のブタジエンゴム「ＢＲ０１」
・アロマオイル：株式会社ジャパンエナジー製「プロセスＸ１４０」
・シリカ：東ソー・シリカ社製「ＡＱ」。
【００３２】
・ポリエチレングリコール：旭電化工業株式会社製「ＰＥＧ−４０００」
・ポリプロピレングリコール：ナカライテスク株式会社製「ポリプロピレングリコール ＃２０００ ナカライ規格一級ＥＰ」
・ポリエーテル共重合体１：旭電化工業株式会社製のエチレンオキサイド−プロピレンオキシド共重合体「アデカプルロニックＦ１０８」（エチレンオキサイド：８０モル％）
・ポリエーテル共重合体２：旭電化工業株式会社製のエチレンオキサイド−プロピレンオキシド共重合体「アデカプルロニックＰ８５」（エチレンオキサイド：５０モル％）
・ポリエーテル共重合体３：日本ゼオン株式会社製のエチレンオキサイド−プロピレンオキシド共重合体「ゼオスパン８１００」
・ポリエーテル共重合体４：日本ゼオン株式会社製のエチレンオキサイド−プロピレンオキシド−アリルグリシジルエーテル共重合体「ゼオスパン８０３０」。
【００３３】
また、各ゴム組成物には、共通配合として、シランカップリング剤（デグサ製「Ｓｉ６９」）６．４重量部、ワックス（日本精鑞製「パラフィンワックス１５５」）１重量部、老化防止剤６ＰＰＤ（大内新興化学工業製「ノクラック６Ｃ」）１重量部、亜鉛華（三井金属鉱業製「酸化亜鉛２種」）２重量部、ステアリン酸（花王製「ルナックＳ−２５」）２重量部、加硫促進剤ＤＰＧ（大内新興化学工業製「ノクセラーＤ」）２重量部、加硫促進剤ＣＺ（大内新興化学工業製「ノクセラーＣＺ」）１．８重量部、硫黄（鶴見化学工業製「５％油入微粉硫黄」）２重量部を配合した。
【００３４】
得られた各ゴム組成物をタイヤトレッドゴムとして用いて、タイヤサイズ：２０５／６５Ｒ１５の空気入りタイヤを常法に従い加硫成形することにより作製した。得られた各タイヤについて、転がり抵抗性能、耐摩耗性、及びグリップ性能を評価した。各評価方法は次の通りである。
【００３５】
・転がり抵抗性能：米国の自動車技術者協会規格ＳＡＥ Ｊ１２６９に準じて転がり抵抗を求め、比較例１のタイヤをコントロールとして、比較例１の転がり抵抗の値を１００とした指数で表示した。指数が小さいほど転がり抵抗性能に優れることを示す。
【００３６】
・耐摩耗性：２０００ｃｃの国産乗用車に上記空気入りタイヤを４本装着し、平均速度４０ｋｍ／ｈで約２００００ｋｍ走行後、残溝深さを測定した。比較例１の値を１００とした指数で表示し、指数が大きいほど耐摩耗性に優れることを示す。
【００３７】
・グリップ性能：夏期８月と冬期２月においてウェットグリップ性を評価した。ウェットグリップ性は、米国のＵＴＱＧに記載される湿潤アスファルト路面でのトラクション試験条件に準拠してトラクション係数を求め、比較例１のタイヤのトラクション係数を１００とした指数で評価した。指数が大きいほど、ウェットグリップ性に優れることを示す。また、夏期と冬期の総合評価を次式により算出した。  
総合評価＝（夏期グリップ性−100）＋（冬期グリップ性−100）＋100
【００３８】
【表１】
2006213864.tif 000002
【００３９】
結果は表１に示す通りであり、ガラス転移点とスチレン含有量とビニル含有量が上記特定の範囲内にあるＳＳＢＲと、少なくともエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドからなるポリエーテル系共重合体とを組み合わせた実施例１〜７であると、コントロールである比較例１に対して、転がり抵抗性能と耐摩耗性を損なうことなく、冬期と夏期のグリップ性がともに向上しており、幅広い温度域でグリップ性能が確保されていた。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、自動車用タイヤを始め、各種空気入りタイヤのトレッドを構成するゴムとして利用することができる。