(57)【要約】【課題】耐摩耗性を向上させつつ、かつ低転がり抵抗化を実現するゴム組成物であり、とくにタイヤ用として好ましいゴム組成物を提供する。【解決手段】（ａ）ジエン系ゴムと（ｂ）補強剤とを含むゴム組成物において、補強剤（ｂ）が５５重量％以上の比率でカーボンブラックを含み、ジエン系ゴム（ａ）１００重量部に対して、（ｃ）ポリスチレン−ビニルイソプレントリブロック共重合体１４〜２８重量部および（ｄ）多価アルコールの脂肪酸エステル１〜６重量部を含有するゴム組成物。【選択図】　　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）ジエン系ゴムと（ｂ）補強剤とを含むゴム組成物において、補強剤（ｂ）が５５重量％以上の比率でカーボンブラックを含み、ジエン系ゴム（ａ）１００重量部に対して、（ｃ）ポリスチレン−ビニルイソプレントリブロック共重合体１４〜２８重量部および（ｄ）多価アルコールの脂肪酸エステル１〜６重量部を含有するゴム組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゴム組成物に関する。詳細には、耐摩耗性と低転がり抵抗を両立させたゴム組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
タイヤを使用する上で、経済性向上の目的から、タイヤの摩耗寿命は長い方が望ましい。また、燃費向上の目的から、タイヤの転がり抵抗は低い方が望ましい。
【０００３】
摩耗寿命向上のためには
▲１▼ハードカーボンを使用する
▲２▼カーボン量を多くする
▲３▼ポリブタジエンを多くする
▲４▼硫黄を多くする
▲５▼伸展油を少なくする
▲６▼補強剤をカーボン系にする
ことが好ましい。
【０００４】
一方、低転がり抵抗化のためには
▲１▼ソフトカーボンを使用する
▲２▼カーボン量を減少する
▲３▼天然ゴムを多くする
▲４▼硫黄を多くする
▲５▼伸展油を少なくする
▲６▼補強剤をシリカ系にする
ことが好ましい。
【０００５】
前記のとおり、耐摩耗性および低転がり特性を向上させるためには、補強剤の種類（▲６▼）、カーボンの種類（▲１▼）および量（▲２▼）などの補強剤系の面において、それぞれ相反性があり、両立は難しい。
【０００６】
さらに、ポリマー系（▲３▼）では、耐摩耗性向上のために、ブタジエンゴムを多く使用することが好ましいが、ゴム成分中に３０重量％以上使用すると悪路でのフレーキング性能が低下するため、とくに４０重量％以上は使用できない。
【０００７】
また、前記耐摩耗性および低転がり抵抗を向上させるために、伸展油を少なくする（▲５▼）、あるいは硫黄量を多くする（▲４▼）と、ゴム硬度が上昇してしまい、悪路での耐外傷性が低下する。
【０００８】
このように、耐摩耗性と低転がり抵抗化を両立させる手法は、未だない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記課題を解決するものであり、耐摩耗性を向上させ、かつ低転がり抵抗化を実現するゴム組成物を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために検討した結果、カーボンブラックリッチの補強剤を含むジエン系ゴム組成物に、ポリスチレン−ビニルイソプレントリブロック共重合体を配合することにより、本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち、本発明は、（ａ）ジエン系ゴムと（ｂ）補強剤とを含むゴム組成物において、補強剤（ｂ）が５５重量％以上の比率でカーボンブラックを含み、ジエン系ゴム（ａ）１００重量部に対して、（ｃ）ポリスチレン−ビニルイソプレントリブロック共重合体１４〜２８重量部および（ｄ）多価アルコールの脂肪酸エステル１〜６重量部を含有するゴム組成物に関する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明のゴム組成物は、（ａ）ジエン系ゴム、（ｂ）補強剤および（ｃ）ポリスチレン−ビニルイソプレントリブロック共重合体からなる。
【００１３】
ジエン系ゴム（ａ）としては、たとえば、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）などがあげられる。これらを単独でまたは任意に組み合わせて用いてもよい。たとえば、ジエン系ゴム（ａ）中にＮＲを含有させると、転がり抵抗が低減される。
【００１４】
本発明のゴム組成物は、カーボンブラックおよび前記ポリスチレン−ビニルイソプレントリブロック共重合体を所定の範囲で配合することにより、耐摩耗性を向上させると同時に、転がり抵抗を低減することができたものである。
【００１５】
本発明のゴム組成物は、カーボンブラックの配合比率が高い（カーボンブラックリッチ）補強剤（ｂ）を使用することにより、耐摩耗性を向上し得る。
【００１６】
本発明のゴム組成物に配合される補強剤（ｂ）は、カーボンブラックおよびシリカからなり、かつカーボンブラックおよびシリカに占めるカーボンブラックの比率は、５５重量％以上を占める。前記カーボンブラックの比率は、６０重量％以上であることが好ましい。カーボンブラックおよびシリカに占めるカーボンブラックの比率が５５重量％より少ないと、シリカの配合量が増加するため、耐摩耗性が低下する。またシリカを使用する場合にシランカップリング剤を併用するが、シリカ配合量に比例してシランカップリング剤も増加するためコスト高となる。
【００１７】
本発明で使用されるカーボンブラックとしては、とくに限定されず、たとえばＨＡＦ、ＩＳＡＦ、ＳＡＦなどがあげられる。
【００１８】
本発明で使用されるシリカとしては、とくに限定されず、たとえば乾式法シリカ（無水ケイ酸）、湿式法シリカ（含水ケイ酸）などがあげられる。
【００１９】
また、補強剤（ｂ）は、ジエン系ゴム（ａ）１００重量部に対して４０〜１２０重量部配合されることが好ましい。補強剤（ｂ）の配合量が４０重量部より少ないと、補強効果が充分でなく耐摩耗性が低下する傾向にある。また、１２０重量部をこえると、発熱が高くなり、転がり抵抗が増大する傾向にある。
【００２０】
本発明で使用されるポリスチレン−ビニルイソプレントリブロック共重合体（ｃ）は、スチレンからなる重合体ブロックとビニルイソプレンからなる重合体ブロックを含有する共重合体であり、スチレンからなるブロック（Ａ）とビニルイソプレンモノマーからなるブロック（Ｂ）とが、（Ａ−Ｂ）ｎ−Ａまたは（Ｂ−Ａ）ｎ−Ｂ（ｎは１以上の整数）の形で共重合体となったものである。
【００２１】
ポリスチレン−ビニルイソプレントリブロック共重合体（ｃ）は、数平均分子量が５，０００〜２５０，０００の範囲であることが好ましい。分子量が５，０００より小さいと、固形ゴムと混合して得られる加硫物において発熱性改善効果が得られない傾向があり、２５０，０００よりも大きいと固形ゴムとの相溶性が乏しくなり、加工性が低下する傾向がある。
【００２２】
ポリスチレン−ビニルイソプレントリブロック共重合体（ｃ）は、スチレンユニットの含有量が１０〜３０％の範囲であることが好ましい。含有量が１０％より低いと、固形ゴムと混合して得られる加硫物において湿潤路面でのグリップ性能が低下する傾向があり、３０％よりも高いと固形ゴムと混合して得られる加硫物の発熱性を悪化させる傾向がある。
【００２３】
かかるポリスチレン−ビニルイソプレントリブロック共重合体の好適な例としては、ハイブラー５１２５（ＶＳ−３、（株）クラレ製）があげられる。
【００２４】
ポリスチレン−ビニルイソプレントリブロック共重合体（ｃ）は、ジエン系ゴム（ａ）１００重量部に対して、１４〜２８重量部配合されてなる。好ましくは１６〜２５重量部である。ポリスチレン−ビニルイソプレントリブロック共重合体（ｃ）の配合量が１４重量部より少ないと、摩耗および転がり抵抗ともに顕著な改善が見られない。また、ポリスチレン−ビニルイソプレントリブロック共重合体の配合量が２８重量部をこえると、熱可塑性エラストマーとしての特性が出て、配合ゴムのクリープが過大となる。また、加硫ゴムの圧縮セットが大きくなり、トレッド部に使用した場合にパターンつぶれなどが発生する。
【００２５】
また、本発明のゴム組成物は、さらに（ｄ）多価アルコールの脂肪酸エステルを含有する。
【００２６】
多価アルコールの脂肪酸エステル（ｄ）としては、とくに限定されず、たとえば、旭電化工業（株）製の商品名アデカプルーバーシリーズ（Ｎ−３３、Ｎ−５５、Ｎ−８０、Ｈ−１５０、Ｈ−３３３、Ｈ−４２３、Ｈ−４５０）、三新化学工業（株）製の商品名サンエイドＰＡ−ＦＥなどがあげられる。なかでも、サンエイドＰＡ−ＦＥが、多価アルコールとしてポリペンタエリスリトールを使用しているため、分子量が非常に大きく、各種ポリマーと相溶性がよい点で、好ましい。
【００２７】
多価アルコールの脂肪酸エステル（ｄ）は、ジエン系ゴム（ａ）１００重量部に対して、１〜６重量部配合、好ましくは１〜５重量部である。多価アルコールの脂肪酸エステル（ｄ）の配合量が１重量部より少ないと、低発熱化の改善効果が不充分となる。また、多価アルコールの脂肪酸エステルの配合量が６重量部をこえると、配合ゴムに気泡が残り、試料作製ができない傾向がある。
【００２８】
なかでも、本発明のゴム組成物は、ジエン系ゴム（ａ）１００重量部に対して、補強剤（ｂ）、ポリスチレン−ビニルイソプレントリブロック共重合体（ｃ）１４〜２８重量部および多価アルコールの脂肪酸エステル（ｄ）１〜６重量部を含有することが好ましい。
【００２９】
従来、自動車のビートおよびその周辺部に用いるゴム組成物として、ポリスチレン−ビニルイソプレントリブロック共重合体を配合したゴム組成物が知られているが、本発明のように低転がり抵抗化を目的としてトレッドに使用するものではなく、そのためシリカを配合していない。
【００３０】
本発明のゴム組成物は、補強剤として５５重量％以上のカーボンブラックおよび前記ポリスチレン−ビニルイソプレントリブロック共重合体を所定の範囲で配合することにより、耐摩耗性を向上させると同時に、転がり抵抗を低減することができたものである。
【００３１】
本発明のゴム組成物には、前記シリカと併用してシランカップリング剤を配合することができる。
【００３２】
シランカップリング剤としては、たとえば、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフイド、ビス（トリエトキシシリルプロピル）ジスルフイド、トリエトキシシリルプロピルイソシアネート、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−（ポリエチレンアミノ）−プロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ’−ビニルベンジル−Ｎ−トリメトキシシリルプロピルエチレンジアミン塩などがあげられる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらのうちでは、カップリング剤添加効果とコストの両立の点から、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフイドなどが好ましい。
【００３３】
シランカップリング剤は、前記シリカの配合量の３〜２０重量％を配合することが好ましい。シランカップリング剤の配合量が３重量％未満であるとシリカとのカップリング量が少なくなり、練ゴムの粘度低下が不足し、加工が困難となる傾向があり、２０重量％をこえるとカップリング剤が高価格であり、経済的にみて使用できなくなる。
【００３４】
本発明のゴム組成物には、ジエン系ゴム（ａ）、補強剤（ｂ）、ポリスチレン−ビニルイソプレントリブロック共重合体（ｃ）、多価アルコールの脂肪酸エステル（ｄ）、シランカップリング剤のほかに、通常ゴム組成物として使用される配合剤、たとえば、ワックス、老化防止剤、ステアリン酸、酸化亜鉛、伸展油、加硫剤、加硫促進剤などを適宜配合することができる。
【００３５】
本発明のゴム組成物は、ジエン系ゴム（ａ）、補強剤（ｂ）、ポリスチレン−ビニルイソプレントリブロック共重合体（ｃ）、多価アルコールの脂肪酸エステル（ｄ）および必要に応じてそのほかの配合剤を、通常の加工装置、たとえば、ロール、バンバリーミキサー、ニーダーなどを用いて混練りすることにより得られる。
【００３６】
このようにして得られた本発明のゴム組成物は、たとえば、タイヤトレッドに使用すると、耐摩耗性を向上させると同時に低発熱化を両立できるタイヤが得られる。また、２層トレッドゴム構造の下層部分に使用した場合、タイヤの寿命末期まで、良好な耐摩耗性を維持することができる。
【００３７】
【実施例】
つぎに、実施例および比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
【００３８】
実施例１〜６および比較例１〜２４
以下の各原料を用いた。
ＮＲ：ＲＳＳ＃３
ＩＲ：日本ゼオン（株）製のＩＲ２２００
ＳＢＲ：住友化学工業（株）製のＳＢＲ１５００
ＢＲ：宇部興産（株）製のＢＲ１５０Ｂ
シリカ：日本シリカ（株）製のニプシルＶＮ３
カーボンブラックＩＳＡＦ：三菱化学（株）製のＮ２２０
シランカップリング剤：デグサ製のＳｉ６９
ワックス：大内新興化学工業（株）製のサンノックＮ
老化防止剤６Ｃ：大内新興化学工業（株）製のノクラック６Ｃ
ステアリン酸：日本油脂（株）製のステアリン酸
酸化亜鉛：東邦亜鉛（株）製の亜鉛華
芳香族伸展油：出光興産（株）製のＡＨ−１６
ポリスチレン−ビニルイソプレントリブロック共重合体：
（株）クラレ製のハイブラー５１２５（ＶＳ−３）（スチレンユニット含有量：２０％、ｔａｎδピーク温度：−３℃、ガラス転移温度Ｔｇ：−１７℃、溶液粘度（３０重量％トルエン溶液、３０℃）：７１０ｃＰｓ）
多価アルコールの脂肪酸エステル：三新化学工業（株）製のサンエイドＰＡ−ＦＥ（ポリペンタエリスリトールステアリン酸ハーフエステル、酸価：２以下、軟化点：５５℃以上、みかけ比重：１．９２ｍｌ／ｇ）
硫黄：鶴見化学工業（株）製の粉末硫黄
加硫促進剤ＮＳ：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＮＳ
加硫促進剤ＣＺ：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＣＺ−Ｇ
加硫促進剤ＤＰＧ：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＤ
【００３９】
（加工方法）
表１および表２の配合割合にしたがい、硫黄および加硫促進剤以外の成分をバンバリー型インターナルミキサーを用いて１６０℃で３．５分間混合し、得られたマスターバッチに硫黄および加硫促進剤をオープンロール上で添加し、８０〜９０℃で３分間混練りしてゴム組成物を得た。ついで、得られたゴム組成物を、１７０℃で１５分間加硫した。
【００４０】
得られた加硫したゴム組成物を使用して、以下に示す各特性の評価試験を行なった。
【００４１】
（耐摩耗性）
（株）岩本製作所製のランボーン式摩耗試験機により、表面回転速度５０ｍ／分、負荷荷重２．５ｋｇｆ、落砂量１６．０ｇ／分、スリップ率４０％の条件で、加硫した各ゴム組成物の摩耗減量を測定した。この測定値の逆数を求め、比較例１を表１の基準値（１００）とした指数で示し、同様に比較例１１を表２の基準値とした指数で示した。この指数値が大きいほど耐摩耗性が優れている。
【００４２】
（フレクソ温度）
上島製作所製のフレクソメータにより静荷重２５ｋｇｆ、動荷重６０ｋｇｆ、試験周波数２０Ｈｚ、試験開始温度３５℃の条件で、加硫したゴム組成物の２５分後の温度を測定した。ゴム組成物が発熱するのは、加えられたエネルギーの一部がゴム組成物の内部にて消費され、このエネルギーが温度上昇の形で放出されるためである。温度の上昇が低いことは、加えられたエネルギーの内部摩擦によるロスが少ないことを示し、低転がり抵抗を示す。
【００４３】
（クリープ量）
上島製作所製のフレクソメータにより静荷重２５ｋｇｆ、動荷重６０ｋｇｆ、試験周波数２０Ｈｚ、試験開始温度３５℃の条件で、加硫したゴム組成物の２５分後のクリープ量を測定した。試験片の測定開始時の高さに対して２５分後の高さを測定し、低くなった高さを元の試験片の高さで割った量を％で表示した。数値が大きい方が、クリープ量が大きい。
試験片寸法：直径３０ｍｍ、高さ２５．４ｍｍの円柱状
【００４４】
結果を表１および表２に示す。
【００４５】
表１において、ポリスチレン−ビニルイソプレントリブロック共重合体および多価アルコールを特定量配合した実施例１〜３では、ポリスチレン−ビニルイソプレントリブロック共重合体および多価アルコールを配合しなかった比較例１と比べて、耐摩耗性が向上し、フレクソ温度によると低転がり抵抗も向上した。実施例４〜６も同様に比較例１１と比べて、耐摩耗性が向上し、低転がり抵抗も向上した。
【００４６】
一方、多価アルコールの脂肪酸エステルのみ配合した比較例２〜４、１２〜１４では、耐摩耗性が向上せず、低転がり抵抗化も向上しなかった。
【００４７】
また、ポリスチレン−ビニルイソプレントリブロック共重合体を２８重量部をこえて配合した比較例９、１０、２０〜２４では、クリープ量が高く、パターンつぶれの発生などが懸念され、実用化できない。
【００４８】
【表１】
2004027118.tif 000002
【００４９】
【表２】
2004027118.tif 000003
【００５０】
【発明の効果】
本発明のゴム組成物をタイヤのトレッドゴムに採用した場合、耐摩耗性を向上させると同時に低転がり抵抗化を両立できる。