(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、５０重量部以上のスチレン−ブタジエンゴムと、５〜３０重量部のイソプレンゴムとを含有する、ゴム成分１００重量部に対して、
１００〜２５０重量部の充填剤と、１５〜５０重量部の低凝固点可塑剤とを配合してなるゴム組成物であって、
前記スチレン−ブタジエンゴムは、３０重量％以上のスチレン構造単位と、２重結合の３０％以上がビニル基となっているブタジエン構造単位とを含み、溶液重合で得られたものであり、
前記イソプレンゴムは、２重結合の７０％以上がイソプロペニル基および／またはビニル基となっており、
前記充填剤は、シリカ５０〜１５０重量部を必須成分として含み、
前記低凝固点可塑剤は、ジ（２−エチルヘキシル）アジペート（ＤＯＡ）、ジ（２−エチルヘキシル）セバケート（ＤＯＳ）、ジブチルセバケート（ＤＢＳ）、トリ（２−エチルヘキシル）ホスフェート（ＴＯＰ）、トリブチルホスフェート（ＴＢＰ）からなる群から選ばれる少なくとも１種の可塑剤である、
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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤトレッド用ゴム組成物、特にレース用タイヤトレッドの製造に用いられ、ウェットグリップ性に優れるゴム組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車運転時に路面が降雨等で濡れていると、タイヤと路面との間に水が介在するためにグリップ性（ウェットグリップ性）が低下する。この現象は悪路を高速で走行するレース用タイヤにおいて顕著に現れる。ウェットグリップ性を高めるためには、従来から、（１）ヒステリシスロスを大きくすること、（２）粘着摩擦力を大きくすること、（３）掘り起こし摩擦力を大きくすること等が考えられている。
【０００３】
そのため、充填剤として用いられるカーボンブラックの配合量を多くすることによって、ヒステリシスロスを大きくして、ウェットグリップ性を高めるようにし、併せて十分な耐摩耗性を得ようとしていた。しかしながら、カーボンブラックを多くすることによって、ウェットグリップ性の改善を図ることには限界がある。この点を考慮して、近年、カーボンブラックの一部または全部をシリカにおきかえて、粘着摩擦力を大きくし、ウェットグリップ性を改善することが試みられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、カーボンブラックをシリカにおきかえると、ヒステリシスロスが小さくなり、ウェットグリップ性が思うほど改善しないし、耐摩耗性が若干低下するという問題がある。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、十分な耐摩耗性を有し、ウェットグリップ性に優れたタイヤの製造に用いられるタイヤトレッド用ゴム組成物を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するために、鋭意検討した結果、シリカを使用するとともに、ゴム成分として、特定分子構造のスチレン−ブタジエンゴムおよびイソプレンゴムを含んだガラス転移温度の高いゴム成分を使用するようにし、さらに、低凝固点可塑剤を配合することとすれば、前述の問題を生じさせることなく、ウェットグリップ性を向上させることができることを見出し、本発明に到達した。
【０００６】
すなわち、本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、
少なくとも、５０重量部以上のスチレン−ブタジエンゴムと、５〜３０重量部のイソプレンゴムとを含有する、ゴム成分１００重量部に対して、
１００〜２５０重量部の充填剤と、１５〜５０重量部の低凝固点可塑剤とを配合してなるゴム組成物であって、
前記スチレン−ブタジエンゴムは、３０重量％以上のスチレン構造単位と、２重結合の３０％以上がビニル基となっているブタジエン構造単位とを含み、溶液重合で得られたものであり、
前記イソプレンゴムは、２重結合の７０％以上がイソプロペニル基および／またはビニル基となっており、
前記充填剤は、シリカ５０〜１５０重量部を必須成分として含み、
前記低凝固点可塑剤は、ジ（２−エチルヘキシル）アジペート（ＤＯＡ）、ジ（２−エチルヘキシル）セバケート（ＤＯＳ）、ジブチルセバケート（ＤＢＳ）、トリ（２−エチルヘキシル）ホスフェート（ＴＯＰ）、トリブチルホスフェート（ＴＢＰ）からなる群から選ばれる少なくとも１種の可塑剤である、
ことを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物を構成する各成分につき詳しく説明する。
〔ゴム成分〕
本発明で用いられるゴム成分は、少なくとも、スチレン−ブタジエンゴムおよびイソプレンゴムを含有し、その他のゴムをさらに含むものであってもよい。スチレン−ブタジエンゴムおよびイソプレンゴムは、いずれも、ガラス転移温度が高く、これらのゴム成分に後述の低凝固点可塑剤を配合することによって、ヒステリシスロスを大きくし、優れたウェットグリップ性を付与することができる。
【０００８】
スチレン−ブタジエンゴムは、スチレンに由来するスチレン構造単位と、ブタジエンに由来するブタジエン構造単位とを含むゴムである。スチレン−ブタジエンゴムは、その製造方法によって、溶液重合で得られたもの（溶液重合スチレン−ブタジエンゴム）や、乳化重合で得られたもの（乳化重合スチレン−ブタジエンゴム）等があるが、本発明で用いられるスチレン−ブタジエンゴムは、溶液重合スチレン−ブタジエンゴムである。溶液重合スチレン−ブタジエンゴムは、たとえば、炭化水素溶媒等の溶液中で、有機アルカリ金属化合物存在下、スチレンとブタジエンとを共重合させることによって得られる。溶液重合スチレン−ブタジエンゴムは、たとえば、ランダム型、ブロック型、対称ブロック型等に分類されるが、十分な耐摩耗性を有し、ウェットグリップ性に優れるため、ランダム型が好ましい。
【０００９】
スチレン−ブタジエンゴムに含まれるスチレン構造単位の割合は、３０重量％以上であり、好ましくは３５重量％以上、さらに好ましくは４０重量％以上である。スチレン構造単位の割合が３０重量％未満であると、スチレン−ブタジエンゴムのガラス転移温度が低くなり、ヒステリシスロスが小さく、ウェットグリップ性が低下する。
【００１０】
スチレン−ブタジエンゴムに含まれるブタジエン構造単位は、いずれも、２重結合を１つ有している。ブタジエン構造単位中の２重結合は、ブタジエンに対して１，２−付加してビニル基となっているものや、ブタジエンに対して１，４−付加してスチレン−ブタジエンゴムの主鎖に含まれ、シスまたはトランス構造になっているものが考えられる。
【００１１】
本発明で用いられるスチレン−ブタジエンゴムでは、ブタジエン構造単位の２重結合のうち、その３０％以上がビニル基（つまり１，２−付加構造）であり、好ましくは３５％以上、さらに好ましくは４０％以上である。ビニル基が３０％未満であると、溶液重合スチレン−ブタジエンゴムのガラス転移温度が低くなり、ヒステリシスロスが小さく、ウェットグリップ性が低下する。
【００１２】
スチレン−ブタジエンゴムの配合割合は、ゴム成分１００重量部中、５０重量部以上であり、好ましくは６０重量部以上、さらに好ましくは７０重量部以上である。スチレン−ブタジエンゴムの配合割合が５０重量部未満であると、ヒステリシスロスが小さくなって、ウェットグリップ性が低下する。
次に、イソプレンゴムは、イソプレンを重合して得られ、イソプレンに由来するイソプレン構造単位を含むゴムである。イソプレンゴム中の２重結合は、イソプレンに対して１，２−付加してビニル基となっているもの、イソプレンに対して３，４−付加してイソプロペニル基となっているものや、イソプレンに対して１，４−付加してイソプレンゴムの主鎖に含まれ、シスまたはトランス構造になっているものが考えられる。
【００１３】
本発明で用いられるイソプレンゴムでは、２重結合の７０％以上がイソプロペニル基（つまり３，４−付加構造）および／またはビニル基（つまり１，２−付加構造）であり、好ましくは７５％以上、さらに好ましくは８０％以上である。イソプロペニル基および／またはビニル基が７０％未満であると、イソプレンゴムのガラス転移温度が低くなり、ヒステリシスロスが小さく、ウェットグリップ性が低下する。
【００１４】
イソプレンゴムの配合割合は、ゴム成分１００重量部中、５〜３０重量部であり、好ましくは１０〜２５重量部、さらに好ましくは１０〜２０重量部である。イソプレンゴムの配合割合が５重量部未満であると、ヒステリシスロスが小さく、ウェットグリップ性が低下する。他方、イソプレンゴムの配合割合が３０重量部を超えると、耐摩耗性が低下する。
【００１５】
ゴム成分は、少なくとも、上記スチレン−ブタジエンゴムおよびイソプレンゴムを含有するものでありさえすれば、その他のゴム成分、すなわち、スチレン−ブタジエンゴムおよびイソプレンゴムであっても構造が上記とは異なるゴムや、天然ゴム、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレン−イソブチレンゴム（ＩＩＲ）、ハロゲン化ブチルゴム（Ｘ−ＩＩＲ）等のその他のゴムをさらに含むものであってもよい。
〔充填剤〕
本発明で用いられる充填剤は、ゴム組成物を成形してレース用等のタイヤトレッドを製造した時に十分な硬度を得るために配合されるものである。充填剤としては、シリカを必須として含むものであれば特に限定されるものではない。ゴム組成物にシリカを配合することによって粘着摩擦力が大きくなり、ウェットグリップ性が向上する。
【００１６】
シリカ以外の充填剤としては、たとえば、カーボンブラック、クレー、タルク、炭酸カルシウム、塩基性炭酸マグネシウム、アルミナ、マイカ、グラファイト、ガラス粉等の無機質充填剤や、ハイスチレン樹脂、クマロンインデン樹脂、フェノール樹脂、変性メラミン樹脂、石油樹脂等からなる有機質充填剤が挙げられ、これらの少なくとも１種をシリカと併用することができる。中でも、カーボンブラックを併用するのが好ましい。耐摩耗性が向上し、しかも、ヒステリシスロスが大きくなって、ウェットグリップ性がさらに向上するからである。
【００１７】
タイヤトレッド用ゴム組成物中の充填剤（シリカを含む）の配合割合は、ゴム成分１００重量部に対して１００〜２５０重量部であり、好ましくは１５０〜２５０重量部、さらに好ましくは２００〜２５０重量部である。充填剤の配合量が１００重量部未満であると、ヒステリシスロスが小さく、しかも、十分な粘着摩擦力が得られず、ウェットグリップ性が低下する。他方、充填剤の配合量が２５０重量部を超えると、混練や押出し等のタイヤ製造工程において大きな負荷が発生し、タイヤを製造できないことがある。
【００１８】
充填剤の必須成分であるシリカの配合割合は、ゴム成分１００重量部に対して５０〜１５０重量部であり、好ましくは８０〜１５０重量部、さらに好ましくは１００〜１５０重量部である。シリカの配合割合が５０重量部未満であると、十分な粘着摩擦力が得られず、ウェットグリップ性が低下する。他方、シリカの配合割合が１５０重量部を超えると、混練や押出し等のタイヤ製造工程において大きな負荷が発生し、タイヤを製造できないことがある。
〔低凝固点可塑剤〕
本発明で用いられる低凝固点可塑剤は、アジピン酸誘導体、セバシン酸誘導体およびリン酸誘導体から選ばれる少なくとも１種からなる可塑剤であり、上記スチレン−ブタジエンゴムおよびイソプレンゴムとともに配合することによって、タイヤトレッド用ゴム組成物に優れたウェットグリップ性が付与されるようになる。なお、このようにウェットグリップ性に優れるのは、低凝固点可塑剤を配合することによって低温において柔軟となり、ウェットグリップ性に関与する高周波（低温）側をソフトにすることによって真実接触面積が広くなり、粘着摩擦力が高くなるためと考えられる。
【００１９】
低凝固点可塑剤としては、たとえば、ジ（２−エチルヘキシル）アジペート（ＤＯＡ）、ジイソオクチルアジペート（ＤＩＯＡ）、ジブトキシエチルアジペート（ＤＢＥＡ）等のアジピン酸誘導体；ジ（２−エチルヘキシル）セバケート（ＤＯＳ）、ジブチルセバケート（ＤＢＳ）、ジイソオクチルセバケート（ＤＩＯＳ）等のセバシン酸誘導体；トリ（２−エチルヘキシル）ホスフェート（ＴＯＰ）、トリブチルホスフェート（ＴＢＰ）等のリン酸誘導体等を挙げることができ、１種のみ、または、２種以上を併用してもよい。
【００２０】
タイヤトレッド用ゴム組成物中の低凝固点可塑剤の配合割合は、ゴム成分１００重量部に対して１５〜５０重量部であり、好ましくは１５〜４０重量部、さらに好ましくは２０〜３０重量部である。低凝固点可塑剤の配合量が１５重量部未満であると、十分な粘着摩擦力が得られず、ウェットグリップ性が低下する。他方、低凝固点可塑剤の配合量が５０重量部を超えると、ヒステリシスロスが大きくならず、ウェットグリップ性が低下するとともに、耐摩耗性が低下する。
〔その他の成分〕
タイヤトレッド用ゴム組成物には、必要に応じて、ナフテン系プロセスオイル、アロマオイル等の軟化剤；イオウ、不溶性イオウ、硫黄化合物等の加硫剤；酸化亜鉛、ステアリン酸等の加硫助剤；メルカプトベンゾチアゾール（ＭＢＴ）、ベンゾチアジルジスルフィド（ＭＢＴＳ）、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−ベンゾチアジルスルフェンアミド（ＣＢＳ）等のチアゾール系化合物や、ジフェニルグアニジン（ＤＰＧ）等のグアニジン系化合物等からなる加硫促進剤；有機繊維；発泡剤；老化防止剤；ワックス等の添加剤を配合することができる。トレッド用ゴム組成物中のこれらの添加剤の配合割合は、特に制限はなく、適宜選択することができる。
【００２１】
中でも、添加剤として軟化剤をトレッド用ゴム組成物中に配合すると、ヒステリシスロスが大きくなり、ウェットグリップ性が向上するため好ましい。
タイヤトレッド用ゴム組成物の製造方法としては、公知の方法を適用することができる。上記各成分を、たとえば、ニーダー、バンバリーミキサー等の混練機を用いて、通常の方法、条件で混練することによって得られる。なお、混練温度は１２０〜１８０℃あるのが好ましい。
【００２２】
以上説明したタイヤトレッド用ゴム組成物を成形加硫することによって、タイヤトレッドが得られ、これをレース用タイヤに使用することができる。
【００２３】
【実施例】
以下に本発明の具体的な実施例および比較例を示すが、本発明は下記実施例に限定されない。
（実施例１〜６および比較例１〜６）
容量５０リットルのバンバリ−型ミキサーを用い、下記の表１および表２に示した配合（単位：重量部）で、下記に示すように各成分を３回に分けて、７０％の充填率で各４分間混練してタイヤトレッド用ゴム組成物を調製した。
【００２４】
１回目：ゴム成分、カップリング剤および低温可塑剤の全量、シリカ、カーボンブラックおよびアロマオイルの半量。
２回目：１回目の混練物、ステアリン酸および酸化亜鉛の全量、シリカ、カーボンブラックおよびアロマオイルの半量。
３回目：２回目の混練物、イオウおよび加硫促進剤の全量。
【００２５】
得られたトレッドゴム組成物を用いて、カートタイヤを作成し、以下の評価方法で性能を評価した。その結果を表１および表２に併記する。
＜評価方法＞
１．硬度（Ｈｓ）
ＪＩＳ  Ｋ−６３０１に規定された方法にしたがって、２５℃におけるゴム強度Ｈｓ（ＪＩＳ−Ａ）を測定した。
【００２６】
２．走行時のラップタイム（ウェットグリップ性の評価）
上記で得られたカートタイヤ（サイズ：Ｆｒｏｎｔ  １０×４．５０−５、Ｒｅａｒ  １１×７．１０−５）を装着したレース用自動車を、１周約７００ｍのぬれたサーキットにおいて１０周走行させ、１周当たりの走行時間が速い上位の３データの平均値を算出した。
【００２７】
３．耐摩耗性
上記走行時のラップタイムの測定後、タイヤ表面に現れるアブレージョンピッチを測定し、その平均値を求めて以下の評価基準にしたがって評価した。なお、自動車が装着した４本のタイヤのうち、摩耗が激しい右側前輪のタイヤについてのみ、この耐摩耗性を評価した。
【００２８】
◎：アブレージョンピッチが３ｍｍ以下。
○：アブレージョンピッチが３ｍｍ超、５ｍｍ以下。
×：アブレージョンピッチが５ｍｍ超。
【００２９】
【表１】
0003778650.tif 000002
【００３０】
【表２】
0003778650.tif 000003
【００３１】
＊１  住友化学製、溶液重合で得られ、スチレン構造単位４０重量％であり、ブタジエン構造単位中、２重結合の５０％がビニル基となっている。なお、１３７．５重量部中、１００重量部はスチレン−ブタジエンゴム、残り３７．５重量部は油展オイルである。
＊２  タフデン２３３０、旭化成製、溶液重合で得られ、スチレン構造単位２５重量％であり、ブタジエン構造単位中、２重結合の３０％がビニル基となっている。なお、１３７．５重量部中、１００重量部はスチレン−ブタジエンゴム、残り３７．５重量部は油展オイルである。
【００３２】
＊３  ＮＩＰＯＬ９５２０、日本ゼオン製、乳化重合で得られ、スチレン構造単位３５重量％であり、ブタジエン構造単位中、２重結合の１８％がビニル基となっている。なお、１３７．５重量部中、１００重量部はスチレン−ブタジエンゴム、残り３７．５重量部は油展オイルである。
＊４  ＩＳＯＧＲＩＰ、ＫＡＲＢＯ  ＣＨＥＭ製、イソプロペニル基およびビニル基の合計量が２重結合の７５％、１，４−付加構造となっているのが２重結合の２５％である。
【００３３】
＊５  Ｎ１１０、三菱化学製。
＊６  ＶＮ３、デグサ製。
＊７  トリ（２−エチルヘキシル）ホスフェート、大八化学製。
＊８  ジ（２−エチルヘキシル）セバケート、三建化工製。
＊９  ジ（２−エチルヘキシル）アジペート、三建化工製。
【００３４】
＊１０  プロセスＸ−２６０、ジャパンエナジー製。
なお、実施例および比較例において、上記表１および表２に示した成分以外に、ステアリン２重量部（桐、日本油脂製）、亜鉛華３重量部（三井金属製）、カップリング剤をシリカの１／１０（Ｘ−５０Ｓ、デグサ製）、イオウ１．５重量部（粉末イオウ、軽井沢製練所製）、加硫促進剤（ＣＢＳ）２重量部（サンセラーＣＭ−Ｇ、三新化学製）および加硫促進剤（ＤＰＧ）２重量部（ワクシノールＤ、住友化学製）を配合した。
【００３５】
＜評価結果＞
実施例１〜６では、ぬれた路面におけるサーキット走行時のラップタイムは速く、ウェットグリップ性に優れている。また、耐摩耗性も良好である。
比較例１では、イソプレンゴムの配合量が多いため、耐摩耗性が低い。
比較例２では、イソプレンゴムを含まないため、ウェットグリップ性が低い。
【００３６】
比較例３および４では、溶液重合スチレン−ブタジエンゴムの配合量が少ないため、ウェットグリップ性が低い。
比較例５では、低凝固点可塑剤の配合量が多いため、ヒステリシスロスが大きくならず、ウェットグリップ性が低下するとともに、耐摩耗性が低下する。
比較例６では、低凝固点可塑剤の配合量が少ないため、十分な粘着摩擦力が得られず、ウェットグリップ性が低下するとともに、耐摩耗性が低下する。
【００３７】
【発明の効果】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、十分な耐摩耗性を有し、ウェットグリップ性に優れたタイヤの製造に用いることができる。そのため、この組成物はレース用タイヤの製造に特に優れたものである。