(57)【要約】      （修正有）【課題】ゴムのヒステリシロスに関する特性で相反する関係にある、低燃費性およびウェットグリップ性能をともに向上させることができるタイヤ用ゴム組成物、ならびにそれを用いて両特性を高次にバランスよく満足させるタイヤを提供する。【解決手段】ジエン系ゴム１００重量部に対して、シリカを５〜１５０重量部、および芳香族ビニルモノマーのみを重合させてえられる重合体を２〜１５０重量部含有するタイヤ用ゴム組成物ならびにそれを用いたタイヤ。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジエン系ゴム１００重量部に対して、
シリカを５〜１５０重量部、および
芳香族ビニル重合体を２〜１５０重量部含有するタイヤ用ゴム組成物。
【請求項２】
芳香族ビニル重合体の重量平均分子量が３００〜２００００である請求項１記載のタイヤ用ゴム組成物。
【請求項３】
芳香族ビニル重合体のモノマー成分がスチレン、α−メチルスチレンまたは１−ビニルナフタレンである請求項１または２記載のタイヤ用ゴム組成物。
【請求項４】
ジエン系ゴム中のスチレンブタジエンゴムの含有率が３０重量％以上である請求項１、２または３記載のタイヤ用ゴム組成物。
【請求項５】
請求項１、２、３または４記載のタイヤ用ゴム組成物を用いたタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤ用ゴム組成物およびそれを用いたタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車タイヤに要求される特性は、低燃費性のほか、操縦安定性、耐摩耗性、乗り心地など多岐にわたり、これら性能を向上するために種々の工夫がなされている。これらの性能のうち、とくにタイヤの転がり抵抗特性（低燃費性）およびウェットグリップ性能は、いずれもゴムのヒステリシスロスに関する特性である。一般に、ヒステリシスロスを大きくするとグリップ力は高くなり制動性能が向上するが、転がり抵抗も大きくなり燃費の増大をもたらす。このように、グリップ性能と転がり抵抗特性は相反する関係にあるため、両特性を同時に満足させるべく種々のタイヤ用ゴム組成物が提案されている。
【０００３】
上記両特性を同時に満足させる手法として、トレッド用ゴム組成物にシリカを配合することが知られている。この場合、シリカとしては、従来、１次粒子径が１５ｎｍ以上またはチッ素吸着比表面積が４００ｍ2／ｇ未満のものが使用されている。しかし、前記のようなシリカを配合したゴム組成物は、走行を重ねるとゴムの剛性が低下し、大幅にグリップ性能が低下することが知られている。また、シリカは表面にシラノール基を有するため、シリカ同士が凝集しやすく、シリカのゴム中への分散が不充分となり、押し出しなどの加工性に劣るなどの問題が生じる。
【０００４】
また、ゾル−ゲル法で形成された平均粒子径１０〜３０μｍ、チッ素吸着比表面積４００〜７００ｍ2／ｇのシリカをタイヤ用ゴム組成物に用いることも知られている。しかし、低燃費性およびウェットグリップ性能の改善効果は、不充分なものである。
【０００５】
特許文献１には、所定のスチレンブタジエン共重合体および所定の水添した低分子量スチレンブタジエン共重合体を所定量含有するゴム組成物が開示されている。しかし、水添率が低い場合には、加硫時にマトリックスゴムと共架橋してヒステリシスロスが低下し、グリップ性能が低下するという問題があり、逆に、水添率が高い場合には、ブリードアウトしやすくなるという問題があり、いまだ改善の余地がある。
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１６５２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、低燃費性およびウェットグリップ性能をともに向上させることができるタイヤ用ゴム組成物ならびにそれを用いた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】
【０００８】
本発明は、ジエン系ゴム１００重量部に対して、シリカを５〜１５０重量部、および芳香族ビニル重合体を２〜１５０重量部含有するタイヤ用ゴム組成物に関する。
【０００９】
前記芳香族ビニル重合体の重量平均分子量は、３００〜２００００であることが好ましい。
【００１０】
前記芳香族ビニル重合体のモノマー成分は、スチレン、α−メチルスチレンまたは１−ビニルナフタレンであることが好ましい。
【００１１】
前記ジエン系ゴム中のスチレンブタジエンゴムの含有率は、３０重量％以上であることが好ましい。
【００１２】
また、本発明は、前記タイヤ用ゴム組成物を用いたタイヤに関する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ジエン系ゴム、シリカおよび芳香族ビニル重合体を含有することにより、低燃費性およびウェットグリップ性能をともに向上させることができるタイヤ用ゴム組成物ならびにそれを用いたタイヤを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、ジエン系ゴム、シリカおよび芳香族ビニル重合体を含有する。
【００１５】
ジエン系ゴムとしては、とくに制限はなく、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）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）などがあげられる。これらのゴム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。なかでも、低燃費性およびウェットグリップ性能を高次にバランスよく向上させられることから、ＮＲ、ＩＲ、ＢＲおよびＳＢＲからなる郡から選ばれる少なくとも１種のゴムが好ましく、ＮＲおよび／またはＳＢＲがより好ましく、ＮＲおよびＳＢＲがさらに好ましい。
【００１６】
ジエン系ゴムとしてＮＲを含有する場合、ジエン系ゴム中のＮＲの含有率は２０重量％以上が好ましく、２５重量％以上がより好ましい。ＮＲの含有率が２０重量％未満では、転がり抵抗が増大してしまう傾向がある。また、ＮＲの含有率は９０重量％以下が好ましく、８５重量％以下がより好ましい。ＮＲの含有率が９０重量％をこえると、ウェットグリップ性能が低下する傾向がある。
【００１７】
ＳＢＲのスチレン含有率は１５重量％以上が好ましく、２０重量％以上がより好ましい。ＳＢＲのスチレン含有率が１５重量％未満では、ウェットグリップ性能が低下する傾向がある。また、ＳＢＲのスチレン含有率は５０重量％以下が好ましく、４５重量％以下がより好ましい。ＳＢＲのスチレン含有率が５０重量％をこえると、転がり抵抗が増大してしまう傾向がある。
【００１８】
ジエン系ゴムとしてＳＢＲを含有する場合、ジエン系ゴム中のＳＢＲの含有率は３０重量％以上が好ましく、３５重量％以上がより好ましい。ＳＢＲの含有率が３０重量％未満では、ウェットグリップ性能が低下する傾向がある。
【００１９】
シリカとしては、乾式法または湿式法により製造されたシリカがあげられるが、とくに制限はない。
【００２０】
シリカのチッ素吸着比表面積（Ｎ2ＳＡ）は１００ｍ2／ｇ以上が好ましく、１２０ｍ2／ｇ以上がより好ましい。シリカのＮ2ＳＡが１００ｍ2／ｇ未満では、シリカを含有することによる補強効果の改善効果がみられない傾向がある。また、シリカのＮ2ＳＡは３００ｍ2／ｇ以下が好ましく、２８０ｍ2／ｇ以下がより好ましい。シリカのＮ2ＳＡが３００ｍ2／ｇをこえると、シリカの分散性が悪化し、ゴム組成物の低発熱性が低下する傾向がある。
【００２１】
シリカの含有量は、ゴム成分１００重量部に対して５重量部以上、好ましくは１０重量部以上、より好ましくは１５重量部以上である。シリカの含有量が５重量部未満では、充分な低発熱性およびウェットグリップ性能が得られない。また、シリカの含有量は１５０重量部以下、好ましくは１２０重量部以下、より好ましくは１００重量部以下である。シリカの含有量が１５０重量部をこえると、加工性およびロール作業性が悪化する。
【００２２】
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、シリカ以外にも、補強用充填剤を含有することができる。シリカ以外の補強用充填剤としては、カーボンブラック、炭酸カルシウム、クレー、アルミナ、タルクなど、従来タイヤ用ゴム組成物において慣用されるもののなかから任意に選択して用いることができるが、主としてカーボンブラックが好ましい。これらの補強用充填剤は単独で用いても良く、２種以上を組み合わせて用いても良い。
【００２３】
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、芳香族ビニル重合体を含有することにより、低燃費性およびウェットグリップ性能を高次にバランスよく向上させることができる。
【００２４】
芳香族ビニル重合体のモノマー成分としては、たとえば、スチレン、α−メチルスチレン、１−ビニルナフタレン、３−ビニルトルエン、エチルビニルベンゼン、ジビニルベンゼン、４−シクロヘキシルスチレン、２，４，６−トリメチルスチレンなどがあげられ、これらのモノマー成分は、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。なかでも、経済的で、加工しやすく、ウェットグリップ性に優れていることから、スチレン、α−メチルスチレンおよび１−ビニルナフタレンからなる群から選ばれる少なくとも１種の芳香族ビニルモノマーが好ましく、スチレン、α−メチルスチレンまたは１−ビニルナフタレンがより好ましく、スチレンがさらに好ましい。
【００２５】
なお、本発明のタイヤ用ゴム組成物に使用する芳香族ビニル重合体は、芳香族ビニルモノマーのみを重合させてできる重合体のことをいい、エチレン、プロピレン、ブタジエン、イソプレンなどのような芳香族ビニルモノマー以外のモノマーを使用した場合、オレフィン系重合体はマトリックスゴムとの相溶性が悪く、ブリードアウトし、ジエン系重合体はマトリックスゴムと共架橋することによりヒステリシスロスが低下するため、好ましくない。
【００２６】
芳香族ビニル重合体の重量平均分子量（Ｍｗ）は３００以上が好ましく、３５０以上がより好ましい。芳香族ビニル重合体のＭｗが３００未満では、低発熱性およびウェットグリップ性能の充分な改善効果が得られにくい傾向がある。また、芳香族ビニル重合体のＭｗは２００００以下が好ましく、１５０００以下がより好ましい。芳香族ビニル重合体のＭｗが２００００をこえると、とくに低発熱性が悪化する傾向がある。
【００２７】
芳香族ビニル重合体の含有量は、ジエン系ゴム１００重量部に対して２重量部以上が好ましく、５重量部以上がより好ましい。芳香族ビニル重合体の含有量が２重量部未満では、とくにグリップ性能の改善効果が得られにくい。また、芳香族ビニル重合体の含有量は１５０重量部以下が好ましく、１００重量部以下がより好ましい。芳香族ビニル重合体の含有量が１５０重量部をこえると、低燃費性および耐摩耗性が低下する。
【００２８】
本発明のタイヤ用ゴム組成物には、前記ジエン系ゴム、シリカ、シリカ以外の補強用充填剤および芳香族ビニル重合体以外にも、ゴム工業で通常使用されている各種薬品、たとえば、硫黄などの加硫剤、各種加硫促進剤、各種軟化剤、各種老化防止剤、ステアリン酸、酸化防止剤、オゾン劣化防止剤などの添加剤を配合することができる。
【００２９】
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、低燃費性およびウェットグリップ性能をともに向上させることができることから、タイヤ部材のなかでもとくに、低燃費用タイヤのトレッドなどとして用いることが好ましい。
【００３０】
本発明のタイヤは、本発明のタイヤ用ゴム組成物を用いて通常の方法によって製造される。すなわち、必要に応じて前記各種薬品を配合した本発明のタイヤ用ゴム組成物を未加硫の段階でタイヤの各部材の形状に合わせて押し出し加工し、タイヤ成型機上にて通常の方法にて成形し、未加硫タイヤを形成する。この未加硫タイヤを加硫機中で加熱加圧して本発明のタイヤを得る。
【実施例】
【００３１】
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。
【００３２】
以下に、実施例および比較例で用いた各種薬品について説明する。
天然ゴム（ＮＲ）：テックビーハング社製のＲＳＳ♯３
スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）：ＪＳＲ（株）製のＳＢＲ１５０２（スチレン含有率：２３．５重量％）
シリカ：デグッサ社製のウルトラジルＶＮ３（Ｎ2ＳＡ：２１０ｍ2／ｇ）
カーボンブラック：キャボットジャパン（株）製のショウブラックＮ２２０
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）
芳香族ビニル重合体（１）：下記重合方法により重合（モノマー：スチレン、Ｍｗ：４８０）
芳香族ビニル重合体（２）：下記重合方法により重合（モノマー：スチレン、Ｍｗ：１０２０）
芳香族ビニル重合体（３）：下記重合方法により重合（モノマー：α−メチルスチレン、Ｍｗ：５２０）
芳香族ビニル重合体（４）：下記重合方法により重合（モノマー：１−ビニルナフタレン、Ｍｗ：５６０）
オイル（１）：（株）ジャパンエナジー製のＪＯＭＯプロセスＸ１４０
オイル（２）：出光興産（株）製のダイアナプロセスオイルＰＳ３２３
老化防止剤：大内新興化学工業（株）製のノクラック６Ｃ（Ｎ−（１，３−ジメチルブチル）−Ｎ’−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン）
ステアリン酸：日本油脂（株）製
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の亜鉛華１号
硫黄：鶴見化学工業（株）製の粉末硫黄
加硫促進剤：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＮＳ（Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド）
【００３３】
（芳香族ビニル重合体（１）の重合）
充分に窒素置換した１００ｍｌの容器に、ヘキサン３５ｍｌ、スチレン２．５ｍｌおよび１．６ｍｏｌ／Ｌのｎ−ブチルリチウムヘキサン水溶液２．７ｍＬを添加し、室温で１時間撹拌した後、メタノールを添加して反応を停止させ、芳香族ビニル重合体（１）を重合した。
【００３４】
（芳香族ビニル重合体（２）の重合）
スチレンを５ｍｌ添加すること以外は、芳香族ビニル重合体（１）と同様に、芳香族ビニル重合体（２）を重合した。
【００３５】
（芳香族ビニル重合体（３）の重合）
スチレンの代わりに、α―メチルスチレンを２．９ｍｌ添加すること以外は、芳香族ビニル重合体（１）と同様に、芳香族ビニル重合体（３）を重合した。
【００３６】
（芳香族ビニル重合体（４）の重合）
スチレンの代わりに、１−ビニルナフタレンを３．３ｍｌ添加すること以外は、芳香族ビニル重合体（１）と同様に、芳香族ビニル重合体（４）を重合した。
【００３７】
なお、合成した芳香族ビニル重合体（１）〜（４）のＭｗは、東ソー（株）製ＧＰＣ−８０００シリーズの装置を用い、検知器として示差屈折計を用いて測定し、標準ポリスチレンにより校正して測定した。
【００３８】
実施例１〜８および比較例１〜４
表１および２に示す配合処方にしたがい、バンバリーミキサーを用いて、硫黄および加硫促進剤以外の薬品を１５０℃の条件下で５分間混練りし、混練り物を得た。つぎに、２軸オープンロールを用いて、得られた混練り物に硫黄および加硫促進剤を添加し、５０℃の条件下で５分間混練りし、未加硫ゴム組成物を得た。さらに、得られた未加硫ゴム組成物を１７０℃の条件下で１５分間プレス加硫することにより、実施例１〜８および比較例１〜４の加硫ゴム組成物を得た。なお、以下の粘弾性試験およびウェットグリップ性能測定試験において、実施例１〜６および比較例１〜３では比較例１を、実施例７〜８および比較例４では比較例４を基準配合とした。
【００３９】
（粘弾性試験）
（株）岩本製作所製の粘弾性スペクトロメーターを用いて、初期歪１０％および動歪２％の条件下で、７０℃における各配合の損失正接（ｔａｎδ）を測定し、基準配合の転がり抵抗指数を１００とし、下記計算式により、各配合のｔａｎδを指数表示した。なお、転がり抵抗指数が大きいほど転がり抵抗が低減され、低燃費性に優れることを示す。
（転がり抵抗指数）＝（基準配合のｔａｎδ）／（各配合のｔａｎδ）×１００
【００４０】
（ウェットグリップ性能）
前記未加硫ゴム組成物を、カレンダーロールを用いて、通常用いられる方法でトレッドの形状に押出し、未加硫トレッドを形成し、他のタイヤ部材とともに貼り合わせて未加硫タイヤを形成し、該未加硫タイヤを１７０℃の条件下で１５分間プレス加硫することにより、実施例１〜８および比較例１〜４のタイヤ（サイズ：１９５／６５Ｒ１５）を製造した。
【００４１】
試験車輌に製造したタイヤを装着させ、ウェットアスファルト路面のテストコースにて実車走行を行い、初速度６４ｋｍ／ｈからの制動距離を測定した、基準配合のウェットグリップ性能指数を１００とし、下記計算式により、各配合の制動距離を指数表示した。なお、ウェットグリップ性能指数が大きいほどウェットグリップ性能に優れることを示す。
（ウェットグリップ性能指数）＝（基準配合の制動距離）
÷（各配合の制動距離）×１００
【００４２】
上記試験の評価結果を表１および２に示す。
【００４３】
【表１】
2007302713.tif 000002
【００４４】
【表２】
2007302713.tif 000003
【００４５】
芳香族ビニル重合体およびシリカを含有する実施例１〜８では、低燃費性およびウェットグリップ性能をともに向上させることができる。
【００４６】
比較例１および２では、芳香族ビニル重合体ではなく、プロセスオイルを含有しているため、低燃費性の改善効果が不充分であり、ウェットグリップ性能が低下してしまう。
【００４７】
比較例３および４では、シリカではなく、カーボンブラックを含有しているため、ウェットグリップ性能が低下し、転がり抵抗の低減硬化も不充分なものである。