(57)【要約】【課題】優れた低燃費性を有するとともに、加工性および耐摩耗性も向上したタイヤトレッド用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤを提供する。【解決手段】重量平均分子量（Ｍｗ）が７０万〜９０万、数平均分子量（Ｍｎ）が２０万〜４０万、Ｍｗ／Ｍｎが１．５〜３．０であるブタジエンゴムを５〜４０質量部およびスチレンブタジエンゴム６０〜９５質量部を含むジエン系ゴム１００質量部に対し、Ｍｎが２万〜５万のブタジエン重合体を１０〜３０質量部、シリカを５〜７０質量部、ＣＴＡＢ吸着比表面積が５０〜１００m２／ｇのカーボンブラック（ＣＢ）を５〜７０質量部配合し、シリカおよびＣＢの配合量の合計が５０〜８０質量部であるタイヤトレッド用ゴム組成物と、該ゴム組成物をトレッド（３）に使用した空気入りタイヤ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量平均分子量（Ｍｗ）が７０万〜９０万であり、数平均分子量（Ｍｎ）が２０万〜４０万であり、かつ分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が１．５〜３．０であるブタジエンゴムを５〜４０質量部およびスチレンブタジエンゴム６０〜９５質量部を含んでなるジエン系ゴム１００質量部に対して、
数平均分子量（Ｍｎ）が２万〜５万であるブタジエン重合体を１０〜３０質量部、
シリカを５〜７０質量部、および
ＣＴＡＢ吸着比表面積が５０〜１００m２／ｇのカーボンブラックを５〜７０質量部配合し、前記シリカおよび前記カーボンブラックの配合量の合計が５０〜８０質量部であることを特徴とするタイヤトレッド用ゴム組成物。
【請求項２】
請求項１に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物をトレッドに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およびそれを用いた空気入りタイヤに関するものであり、詳しくは、優れた低燃費性を有するとともに、加工性および耐摩耗性も向上したタイヤトレッド用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の環境意識の高まりに伴い、タイヤの低燃費性を向上させることが求められている。
低発熱化のためには、分子量の高いゴム成分を使用するのが有効であるが、コンパウンドの粘度が上昇し、加工性が悪化してしまう。
そこで、プロセスオイル等の軟化剤の配合量を増加することにより、粘度の低減が図れるが、この場合、発熱性が高くなる、耐摩耗性が低下する等の問題が生じてしまう。
【０００３】
下記特許文献１および２には、特定のブタジエンゴムを含むジエン系ゴム成分に対し、特定の比表面積を有するカーボンブラックを配合し、加工性および耐摩耗性の両立を試みた発明が開示されている。しかしながら引用文献１および２には、本発明で使用するような高分子量のブタジエンゴムの開示はない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−３１２６６号公報
【特許文献２】特開２００５−２９８６１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって本発明の目的は、優れた低燃費性を有するとともに、加工性および耐摩耗性も向上したタイヤトレッド用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、特定の高分子量ブタジエンゴムとスチレンブタジエンゴムとを組み合わせ、そこに特定の低分子量ブタジエン重合体の特定量、シリカの特定量および特定の比表面積を有するカーボンブラックの特定量を配合し、なおかつ該シリカとカーボンブラックとの合計配合量を特定の範囲に設定することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成することができた。
すなわち本発明は以下のとおりである。
１．重量平均分子量（Ｍｗ）が７０万〜９０万であり、数平均分子量（Ｍｎ）が２０万〜４０万であり、かつ分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が１．５〜３．０であるブタジエンゴムを５〜４０質量部およびスチレンブタジエンゴム６０〜９５質量部を含んでなるジエン系ゴム１００質量部に対して、
数平均分子量（Ｍｎ）が２万〜５万であるブタジエン重合体を１０〜３０質量部、
シリカを５〜７０質量部、および
ＣＴＡＢ吸着比表面積が５０〜１００m２／ｇのカーボンブラックを５〜７０質量部配合し、前記シリカおよび前記カーボンブラックの配合量の合計が５０〜８０質量部であることを特徴とするタイヤトレッド用ゴム組成物。
２．前記１に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物をトレッドに使用した空気入りタイヤ。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、特定の高分子量ブタジエンゴムとスチレンブタジエンゴムとを組み合わせ、そこに特定の低分子量ブタジエン重合体の特定量、シリカの特定量および特定の比表面積を有するカーボンブラックの特定量を配合し、なおかつ該シリカとカーボンブラックとの合計配合量を特定の範囲に設定したので、優れた低燃費性を有するとともに、加工性および耐摩耗性も向上したタイヤトレッド用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】空気入りタイヤの一例の部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
【００１０】
図１は、乗用車用の空気入りタイヤの一例の部分断面図である。
図１において、空気入りタイヤは左右一対のビード部１およびサイドウォール２と、両サイドウォール２に連なるトレッド３からなり、ビード部１、１間に繊維コードが埋設されたカーカス層４が装架され、カーカス層４の端部がビードコア５およびビードフィラー６の廻りにタイヤ内側から外側に折り返されて巻き上げられている。トレッド３においては、カーカス層４の外側に、ベルト層７がタイヤ１周に亘って配置されている。また、ビード部１においてはリムに接する部分にリムクッション８が配置されている。
以下に説明する本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、とくにトレッド３に有用である。
【００１１】
（ジエン系ゴム）
本発明で使用されるジエン系ゴムは、重量平均分子量（Ｍｗ）が７０万〜９０万であり、数平均分子量（Ｍｎ）が２０万〜４０万であり、かつ分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が１．５〜３．０であるブタジエンゴム（以下、高分子量ＢＲという）５〜４０質量部およびスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）６０〜９５質量部を含んでなる。なお、ジエン系ゴムの合計量は１００質量部とする。また、下記で説明する他のジエン系ゴム成分を使用する場合、前記高分子量ＢＲおよびＳＢＲの配合量は、該他のジエン系ゴム成分を含めたジエン系ゴム全体１００質量部中、上記質量部範囲を満たすようにすればよい。
高分子量ＢＲの配合量が５質量部未満では、使用量が少な過ぎて本発明の効果を奏することができない。逆に４０質量部を超えると、ムーニー粘度が上昇することにより加工性が悪化する。
さらに好ましい配合量は、高分子量ＢＲが１０〜３５質量部、ＳＢＲが６５〜９０質量部である。
なお本発明では、前記ジエン系ゴムとして、前記高分子量ＢＲおよびＳＢＲの他に、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム（ＮＢＲ）等の他のジエン系ゴム成分を使用してもよい。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００１２】
前記のように、高分子量ＢＲは、重量平均分子量（Ｍｗ）が７０万〜９０万であり、数平均分子量（Ｍｎ）が２０万〜４０万であり、かつ分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が１．５〜３．０である必要がある。当該分子量の範囲を一つでも満たさない場合、本発明の効果を奏することができない。
なお、本発明において重量平均分子量（Ｍｗ）および数平均分子量（Ｍｎ）は、ポリスチレン換算によるゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）測定により求めた値である。また測定器としては、カラム（Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ製ＭＩＸＥＤ−Ｂ）三本を直列に連結し、検出器として示差屈折計（東ソー（株）製ＲＩ−８０２０）、溶離液としてテトラヒドロフラン、カラム温度として４０℃の条件を採用した。
高分子量ＢＲの重量平均分子量（Ｍｗ）は、７１〜８０万が好ましく、７１〜７８万がさらに好ましい。
高分子量ＢＲの数平均分子量（Ｍｎ）は、２５〜３７万が好ましく、２７〜３５万がさらに好ましい。
高分子量ＢＲの分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）は、１．８〜２．７が好ましい。
【００１３】
（低分子量ブタジエン重合体）
本発明で使用するブタジエン重合体は、数平均分子量（Ｍｎ）が２万〜５万である必要がある。
低分子量ブタジエン重合体の数平均分子量（Ｍｎ）が２万未満であると、発熱性および耐摩耗性が悪化する。逆に５万を超えると、ムーニー粘度が上昇するため加工性が悪化する。
低分子量ブタジエン重合体の数平均分子量（Ｍｎ）は、２．２〜４．８万が好ましく、２．５〜４．５万がさらに好ましい。
【００１４】
（シリカ）
本発明で使用するシリカはとくに制限されず、通常タイヤ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等を使用することができる。
なお、シリカのＢＥＴ比表面積（ＩＳＯ５７９４／１に準拠して測定）は５０〜２５０ｍ２／ｇが好ましく、１００〜２００ｍ２／ｇが更に好ましい。
【００１５】
（カーボンブラック）
本発明で使用されるカーボンブラックは、ＣＴＡＢ吸着比表面積が５０〜１００m２／ｇである必要がある。ＣＴＡＢ吸着比表面積が５０m２／ｇ未満では、耐摩耗性が悪化する。逆に１００m２／ｇを超えると、発熱性およびムーニー粘度が上昇することにより加工性が悪化する。
さらに好ましいＣＴＡＢ吸着比表面積は、６０〜９５m２／ｇである。
なお、カーボンブラックのＣＴＡＢ吸着比表面積は、ＪＩＳ Ｋ６２１７−３に準拠して、測定するものとする。
【００１６】
（充填剤）
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、前記のシリカおよびカーボンブラック以外にも、各種充填剤を配合することができる。充填剤としてはとくに制限されず、用途により適宜選択すればよいが、例えばクレー、タルク、炭酸カルシウム等の無機充填剤を挙げることができる。
【００１７】
（タイヤトレッド用ゴム組成物の配合割合）
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、前記ジエン系ゴム１００質量部に対し、低分子量ブタジエン重合体を１０〜３０質量部、シリカを５〜７０質量部、ＣＴＡＢ吸着比表面積が５０〜１００m２／ｇのカーボンブラックを５〜７０質量部配合し、かつ前記シリカおよび前記カーボンブラックの配合量の合計が５０〜８０質量部であることを特徴とする。
低分子量ブタジエン重合体の配合量が１０質量部未満では、配合量が少な過ぎて本発明の効果を奏することができない。逆に３０質量部を超えると、耐摩耗性が悪化する。
シリカの配合量が５質量部未満では、配合量が少な過ぎて本発明の効果を奏することができない。逆に７０質量部を超えると発熱性およびムーニー粘度が上昇することにより加工性が悪化する。
前記カーボンブラックの配合量が５質量部未満では、配合量が少な過ぎて本発明の効果を奏することができない。逆に７０質量部を超えると発熱性およびムーニー粘度が上昇することにより加工性が悪化する。
前記シリカおよび前記カーボンブラックの配合量の合計が５０質量部未満であると、耐摩耗性が悪化し、逆に８０質量部を超えると発熱性およびムーニー粘度が上昇することにより加工性が悪化する。
【００１８】
さらに好ましい前記配合割合は、前記ジエン系ゴム１００質量部に対し、低分子量ブタジエン重合体が１５〜２５質量部、シリカが１５〜５５質量部、ＣＴＡＢ吸着比表面積が５０〜１００m２／ｇのカーボンブラックが１０〜５０質量部配合し、かつ前記シリカおよび前記カーボンブラックの配合量の合計が５５〜７５質量部である。
【００１９】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物には、前記した成分に加えて、加硫又は架橋剤、加硫又は架橋促進剤、各種オイル、老化防止剤、可塑剤などのゴム組成物に一般的に配合されてい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も、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。
【００２０】
また本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は従来の空気入りタイヤの製造方法に従って空気入りタイヤを製造するのに使用することができる。
【実施例】
【００２１】
以下、本発明を実施例および比較例によりさらに説明するが、本発明は下記例に制限されるものではない。
【００２２】
実施例１〜５および比較例１〜１２
サンプルの調製
表１に示す配合（質量部）において、加硫促進剤および硫黄を除く成分を１．５リットルの密閉式バンバリーミキサーで５分間混練した後、温度１５０℃でマスターバッチを放出し室温冷却した。その後このマスターバッチをロールにて、加硫促進剤および硫黄を加え２分間混練し、タイヤトレッド用ゴム組成物を得た。次に得られたゴム組成物を所定の金型中で１６０℃で２０分間プレス加硫して加硫ゴム試験片を調製した。得られた加硫ゴム試験片について以下に示す試験法で物性を測定した。
【００２３】
ムーニー粘度（ＭＬ１＋４：１００℃）：上記タイヤトレッド用ゴム組成物を用い、ＪＩＳ Ｋ６３００−１に準拠して、Ｌ型ローターを用いて測定した。結果は、比較例１を１００として指数で示した。指数が低いほど粘度が低く、加工性が良好であることを示す。
発熱性：（株）東洋精機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％、振幅＝±２％、周波数＝２０Ｈｚの条件下でｔａｎδ（６０℃）を測定し、この値をもって発熱性を評価した。結果は、比較例１を１００として指数で示した。指数が低いほど、低発熱性であることを示す。
耐摩耗性：ＪＩＳ Ｋ６２６４に準拠し、ランボーン摩耗試験機（岩本製作所（株）製）を使用して、温度２０℃、試験片表面回転速度８０ｍ／ｍｉｎ、荷重４０Ｎ、スリップ率３０％、時間１０分の条件で試験片の摩耗質量を測定し、摩耗体積を算出した。比較例１の摩耗体積の逆数を１００として指数表示にした。指数が高いほど耐摩耗性が良好であることを示す。
結果を表１に併せて示す。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
＊１：ＳＢＲ（日本ゼオン（株）製Ｎｉｐｏｌ １５０２）
＊２：ＢＲ−１（日本ゼオン（株）製Ｎｉｐｏｌ １２２０、重量平均分子量（Ｍｗ）＝４９万、数平均分子量（Ｍｎ）＝１８万、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）＝２．７）
＊３：高分子量ＢＲ−２（Ｌａｎｘｅｓｓ社製Ｂｕｎａ  ＣＢ２１、重量平均分子量（Ｍｗ）＝７７万、数平均分子量（Ｍｎ）＝３３万、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）＝２．４）
＊４：高分子量ＢＲ−３（Ｌａｎｘｅｓｓ社製Ｂｕｎａ  ＣＢ２２、重量平均分子量（Ｍｗ）＝７２万、数平均分子量（Ｍｎ）＝３０万、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）＝２．４）
＊５：ＢＲ−４（Ｌａｎｘｅｓｓ社製Ｂｕｎａ  ＣＢ２５、重量平均分子量（Ｍｗ）＝５９万、数平均分子量（Ｍｎ）＝２５万、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）＝２．４）
＊６：ＢＲ−５（Ｐｏｌｉｍｅｒｉ社製ＮＥＯＣＩＳ  ＢＲ４０、重量平均分子量（Ｍｗ）＝７６万、数平均分子量（Ｍｎ）＝２０万、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）＝３．８）
＊７：ＮＲ（ＲＳＳ＃３）
＊８：シリカ（Ｅｖｏｎｉｋ Ｄｅｇｕｓｓａ社製ＶＮ３ＧＲ）
＊９：カーボンブラック−１（新日化カーボン(株)製ニテロン＃３００ＩＨ、ＣＴＡＢ吸着比表面積＝１１８ｍ2／ｇ）
＊１０：カーボンブラック−２（新日化カーボン(株)製ニテロン＃２００ＩＮ、ＣＴＡＢ吸着比表面積＝７５ｍ2／ｇ）
＊１１：カーボンブラック−３（新日化カーボン(株)社製ニテロン＃１０Ｎ、ＣＴＡＢ吸着比表面積＝４４ｍ2／ｇ）
＊１２：オイル（Ｈ＆Ｒ社製ＶＩＶＡＴＥＣ  ４００）
＊１３：低分子量ブタジエン重合体−１（（株）クラレ製ＬＢＲ−３０７、数平均分子量（Ｍｎ）＝８０００）
＊１４：低分子量ブタジエン重合体−２（（株）クラレ製ＬＢＲ−３０５、数平均分子量（Ｍｎ）＝２６０００）
＊１５：低分子量ブタジエン重合体−３（（株）クラレ製ＬＢＲ−３００、数平均分子量（Ｍｎ）＝４４０００）
＊１６：シランカップリング剤（Ｅｖｏｎｉｋ Ｄｅｇｕｓｓａ社製Ｓｉ６９）
＊１７：亜鉛華（正同化学工業（株）製酸化亜鉛３種）
＊１８：ステアリン酸（千葉脂肪酸（株）製ステアリン酸５０Ｓ）
＊１９：老化防止剤（ＦＬＥＸＳＹＳ社製ＳＡＮＴＯＦＬＥＸ ６ＰＰＤ）
＊２０：加硫促進剤−１（大内新興化学工業（株）製ノクセラーＣＺ−Ｇ）
＊２１：加硫促進剤−２（ＦＬＥＸＳＹＳ社製ＰＥＲＫＡＣＩＴ ＤＰＧ ＧＲＳ）
＊２２：硫黄（鶴見化学工業（株）製金華印油入微粉硫黄）
【００２６】
上記の表１から明らかなように、実施例１〜５で調製されたタイヤトレッド用ゴム組成物は、特定の高分子量ブタジエンゴムとスチレンブタジエンゴムとを組み合わせ、そこに特定の低分子量ブタジエン重合体の特定量、シリカの特定量および特定の比表面積を有するカーボンブラックの特定量を配合し、なおかつ該シリカとカーボンブラックとの合計配合量を特定の範囲に設定したので、従来の代表的な比較例１のゴム組成物に対し、優れた発熱性を有するとともに、耐摩耗性およびムーニー粘度の低下により加工性にも優れる。
これに対し、比較例２は、比較例１のゴム組成物においてＢＲを高分子量ＢＲに置き換えた例であり、ムーニー粘度が上昇し、加工性が悪化している。
比較例３は、比較例２のゴム組成物においてシリカおよびカーボンブラックの配合量を減少させてムーニー粘度の低下を図ったものの、耐摩耗性が悪化している。
比較例４は、比較例２のゴム組成物においてオイルを増加させてムーニー粘度の低下を図ったものの、発熱性および耐摩耗性が悪化している。
比較例５は、数平均分子量（Ｍｎ）が本発明で規定する下限未満である低分子量ブタジエン重合体を用いているので、発熱性および耐摩耗性が悪化している。
比較例６は、低分子量ブタジエン重合体の配合量が本発明で規定する上限を超えているので、耐摩耗性が悪化している。
比較例７は、低分子量ブタジエン重合体を配合しているものの、ＢＲの重量平均分子量（Ｍｗ）および数平均分子量（Ｍｎ）が本発明で規定する下限未満であるので、発熱性および耐摩耗性が悪化している。
比較例８は、カーボンブラックのＣＴＡＢ吸着比表面積が本発明で規定する上限を超えているので、発熱性およびムーニー粘度が上昇することにより加工性が悪化している。
比較例９は、カーボンブラックのＣＴＡＢ吸着比表面積が本発明で規定する下限未満であるので、耐摩耗性が悪化している。
比較例１０は、重量平均分子量が本発明で規定する下限未満であるＢＲを用いているので、発熱性および耐摩耗性が悪化している。
比較例１１は、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が本発明で規定する上限を超えるＢＲを用いているので、発熱性が悪化している。
比較例１２は、シリカおよびカーボンブラックの配合量の合計が本発明で規定する上限を超えているので、発熱性およびムーニー粘度が上昇することにより加工性が悪化している。
【符号の説明】
【００２７】
１  ビード部
２  サイドウォール
３  トレッド
４  カーカス層
５  ビードコア
６  ビードフィラー
７  ベルト層
８  リムクッション
【図１】
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