JP4746882B2 - タイヤ用ゴム組成物およびそれからなる空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、グリップ性能および耐摩耗性を向上させたタイヤの製造を可能にするタイヤ用ゴム組成物およびそれからなるタイヤに関する。

近年、自動車の運動性能の向上および高馬力化、さらには、高速道路の整備などに伴い、安全性に対する意識も高まっている。とりわけ、加速性能やブレーキ性能に代表されるグリップ性能は重要な要求特性である。従来より、一般道路の乾燥および湿潤路面におけるグリップ性能を向上させるために、タイヤのトレッド用ゴム組成物自体に工夫を加える方法が知られている。

その第１の方法として、ガラス転移温度の高い高スチレン含有率のスチレンブタジエン共重合ゴムを使用する方法がある。しかし、この場合、車の走行によるゴム温度の上昇とともにｔａｎδが低下し、グリップ性能が低下するという欠点がある。

また、第２の方法として、プロセスオイルおよびカーボンブラックを高充填することで、ゴムのｔａｎδを大きくすることによりグリップ性能を確保する方法がある。しかし、この場合はゴムの耐破壊特性や耐摩耗性が低下するため高充填には限界があり、高レベルでのグリップ性能の向上は困難であった。

特許文献１には、グリップ性能を高度に向上させるために、特定の含窒素化合物とともにフェノール系誘導体を配合したタイヤ用ゴム組成物が開示されている。しかし、グリップ性能を向上させることで耐摩耗性が低下してしまい、グリップ性能および耐摩耗性の両方を向上させたものではなかった。

特開２００１−１９２５０３号公報

本発明は、走行によるタイヤ温度の上昇とともにｔａｎδが低下してグリップ性能が低下するという欠点を改善し、グリップ性能および耐摩耗性を向上させるタイヤの製造を可能にするタイヤ用ゴム組成物およびそれからなるタイヤを提供することを目的とする。

本発明は、スチレン含有率が２０〜６０％であるスチレンブタジエンゴムを含有するゴム成分１００重量部に対して、
一般式（１）

（ただし、Ｒ¹は下記式（ａ）、（ｂ）または（ｃ）のいずれかを示し、Ｒ³およびＲ⁴は炭素数が１〜４のアルキル基、ならびにＲ²は炭素数が１〜４のアルキレン基を示す）

で示される構造を有し、融点が５０℃以上および重量平均分子量が３００以上である化合物を３〜８０重量部含有するタイヤ用ゴム組成物に関する。

前記化合物の含有量は、ゴム成分１００重量部に対して５〜５０重量部であることが好ましい。

また、本発明は、前記タイヤ用ゴム組成物からなるタイヤに関する。

本発明によれば、特定のスチレン−ブタジエンゴムを含むゴム成分、ならびに特定の一般式で示される構造を有し、融点が５０℃以上、かつ重量平均分子量が３００以上である化合物を添加することによって、グリップ性能とともに耐摩耗性を向上させ得るタイヤ用ゴム組成物、およびそれからなるタイヤを提供することができる。

本発明のタイヤ用ゴム組成物は、スチレンブタジエンゴムを含有するゴム成分、ならびに一般式（１）

（ただし、Ｒ¹は下記式（ａ）、（ｂ）または（ｃ）のいずれかを示し、Ｒ³およびＲ⁴は炭素数が１〜４のアルキル基、ならびにＲ²は炭素数が１〜４のアルキレン基を示す）

で示される構造を有する化合物（以下、化合物Ａ）からなる。

ゴム成分におけるスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）のスチレン含有率は２０％以上、好ましくは２１％以上、より好ましくは２２％以上である。スチレン含有率が２０％未満では、低温域および高温域において必要とされる充分なグリップ力を得ることができず、グリップ性能が不充分である。また、スチレン含有率は６０％以下、好ましくは５０％以下、より好ましくは４５％以下、さらに好ましくは３５％以下、とくに好ましくは３０％以下である。スチレン含有率が６０％をこえると、得られたゴム組成物の硬度が上昇して、路面との接地面積が減少し、高いグリップ性能が得られない。なお、スチレン含有率とは、ＳＢＲ中の結合スチレン量のことをいい、ＮＭＲ測定により算出される。

ゴム成分中におけるＳＢＲの含有率は３重量％以上であることが好ましく、５重量％以上であることがより好ましく、５０重量％以上であることがさらに好ましい。含有率が３重量％未満では、ゴム成分の弾性が消失してタイヤの各種性能が劣るとともに、タイヤが、外部エネルギーにより塑性変形する傾向がある。ＳＢＲの含有率は１００重量％とすることがとくに好ましい。

ゴム成分としては、ＳＢＲとともに、タイヤ工業において一般的に使用される天然ゴムなどの任意のゴム成分を添加してもよい。

化合物Ａは、一般式（１）

（ただし、Ｒ¹は下記式（ａ）、（ｂ）または（ｃ）のいずれかを示し、Ｒ³およびＲ⁴は炭素数が１〜４のアルキル基、ならびにＲ²は炭素数が１〜４のアルキレン基を示す）

で示される構造を有する。

一般式（１）中において、Ｒ¹は式（ａ）、（ｂ）または（ｃ）のいずれかである。Ｒ¹が式（ａ）、（ｂ）および（ｃ）のいずれでもない場合、化合物Ａとゴムとの相互作用が低下し、グリップを生じるためのエネルギーロスを発現しにくいという欠点が生じる。

一般式（１）中において、Ｒ²のアルキレン基の炭素数は１〜４である。炭素数が１未満では、ゴムとの相容性が悪化する。また、炭素数が４をこえると、ゴム組成物中において、化合物Ａが充分に分散されない。

一般式（１）中において、Ｒ³のアルキル基の炭素数は１〜４である。炭素数が１未満では、化合物Ａの熱安定性が損なわれる。また、炭素数が４をこえると、一般式（１）における水酸基への立体障害によって、化合物Ａとゴムとが相互作用しなくなる。

一般式（１）中において、Ｒ⁴のアルキル基の炭素数は１〜４である。炭素数が１未満では、化合物Ａの熱安定性が損なわれる。また、炭素数が４をこえると、一般式（１）における水酸基への立体障害によって、化合物Ａとゴムとが相互作用しなくなる。

一般式（１）を有する化合物Ａとしては、例えば、テトラキス［メチレン−３−（３’，５’−ジ−ｔ−ブチル−４’−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］メタン、３，９−ビス［２−{３−（３−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）プロピオニルオキシ}−１，１−ジメチルエチル］−２，４，８，１０−テトラオキサスピロ［５，５］ウンデカンなどがあげられる。

化合物Ａは、ゴム成分中に添加されることにより、走行中の高い温度領域においてｔａｎδを増大させ、グリップ性能を飛躍的に向上することができる。ｔａｎδの増大は、前記化合物Ａの凝集塊が、ゴムと相互作用することにより発現される。

一方、低温領域では、走行開始時には、化合物Ａがゴムの運動性を束縛することになるが、走行によりゴム組成物が加熱されることで、化合物Ａとゴムとの相互作用が発現し、ゴム組成物のエネルギーロス（ｔａｎδ）が増大する。

このように、走行中のタイヤのゴム温度が、ｔａｎδを増大させることができる温度に非常に近いために、本発明のタイヤ用ゴム組成物は優れたグリップ性能を得ることができる。

さらに化合物Ａは、従来より樹脂などの酸化防止剤として用いられており、熱などにより高分子鎖中にラジカルが発生することで高分子が分解劣化することを抑制する特性を有している。この特性は、摩耗による分子切断を抑制し、耐摩耗性を向上させる。

化合物Ａの融点は５０℃以上、好ましくは５５℃以上、より好ましくは６０℃以上である。融点が５０℃未満では、タイヤが軟化してしまうため、分子切断を抑制する化合物Ａのはたらきだけでは充分な耐摩耗性が得られない。また、化合物Ａの融点は２５０℃以下であることが好ましく、２００℃以下であることがより好ましい。融点が２５０℃をこえると、ゴム組成物の成形時に化合物Ａが融解せず、ゴム組成物でｔａｎδを増大させない傾向がある。

化合物Ａの重量平均分子量は３００以上、好ましくは５００以上である。重量平均分子量が３００未満では、ゴムとの相容性が悪化する。また、化合物Ａの重量平均分子量は１５００以下であることが好ましい。重量平均分子量が１５００をこえると、ゴム組成物中において、化合物Ａが充分に分散されない傾向がある。

化合物Ａの含有量は、ゴム成分１００重量部に対して３重量部以上、好ましくは５重量部以上、より好ましくは１０重量部以上である。含有量が３重量部未満では、高温域でのｔａｎδの向上効果が小さく、グリップ性能の向上効果が充分得られない。また、化合物Ａの含有量は８０重量部以下、好ましくは５０重量部以下、より好ましくは３０重量部以下である。含有量が８０重量部をこえると、耐摩耗性が低下するなどのように、ゴム組成物の諸物性に悪影響を及ぼす。

さらに、本発明のタイヤ用ゴム組成物には、前記成分のほかにも、必要に応じて、カーボンブラック、シリカ、シランカップリング剤、無機フィラー、ミネラルオイルなどの軟化剤、老化防止剤、ワックス、加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤などの通常のゴム工業で使用される添加剤を適宜配合することができる。

カーボンブラックの配合量は、ゴム成分１００重量部に対して１０重量部以上であることが好ましく、２０重量部以上であることがより好ましい。配合量が１０重量部未満では、耐摩耗性が低下する傾向がある。また、カーボンブラックの配合量は２００重量部以下であることが好ましく、１５０重量部以下であることがより好ましい。配合量が２００重量部をこえると、加工性が低下する傾向がある。

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部材、とくにトレッド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タイヤを得る。

本発明のタイヤは、とくに空気入りタイヤとすることが好ましい。

次に、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。

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。
ＳＢＲ：ジェイエスアール（株）製のＳＢＲ１５０２（スチレン含有率：２３．５％）
カーボンブラック：昭和キャボット（株）社製のショウブラックＮ２２０（Ｎ₂ＳＡ：１２５ｍ²／ｇ）
アロマオイル：（株）ジャパンエナジー製のＪＯＭＯプロセスＸ１４０
ステアリン酸：日本油脂（株）製のステアリン酸
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の亜鉛華１号
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））
ワックス：大内新興化学工業（株）製のサンノックＮ
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ＣＺ（Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド）
化合物Ａ：旭電化工業（株）製のアデカスタブＡＯ−８０（３，９−ビス［２−{３−（３−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）プロピオニルオキシ}−１，１−ジメチルエチル］−２，４，８，１０−テトラオキサスピロ［５，５］ウンデカン）（融点：１１５℃、重量平均分子量：７４１）

実施例１〜４および比較例１〜２
表１に示す硫黄、加硫促進剤および化合物Ａ以外の薬品を配合処方にしたがって、バンバリーミキサーを用いて１００℃で５分間混練りし、そののち硫黄、加硫促進剤および化合物Ａを加えて、ロール機を用いて５０℃で５分間混練りして各種供試ゴム組成物を得た。

得られた前記各種供試ゴム組成物を１７０℃で１２分間プレス加硫して各種加硫物を得、下記の試験に用いた。

（ランボーン摩耗試験）
ランボーン型摩耗試験機を用いて、室温、負荷荷重１．０ｋｇｆ、スリップ率３０％の条件下で前記加硫物の摩耗量を測定した。そして摩耗量の逆数をとり、比較例１を１００として指数表示をした。数値が大きいほど耐摩耗性が高いことを示す。

（グリップ性能）
前記ゴム組成物からなるトレッドを有するサイズ１９５／６５Ｒ１５のタイヤを作製した。このタイヤを用いて、ドライアスファルト路面のテストコースにて実車走行を行なった。その際における操舵時のコントロールの安定性をテストドライバーが評価し、比較例１を１００として指数表示をした。数値が大きいほどドライ路面におけるグリップ性能が高いことを示す。

試験結果を表１に示す。

実施例１〜４では、耐摩耗性が向上しており、なかでも、実施例１〜３では、耐摩耗性とともにグリップ性能も向上していることがわかる。

一方、比較例２では、グリップ性能は向上しているが、耐摩耗性が低いことがわかる。

Claims (2)

1. スチレン含有率が２０〜６０％であるスチレンブタジエンゴムを含有するゴム成分１００重量部に対して、
   テトラキス［メチレン−３−（３’，５’−ジ−ｔ−ブチル−４’−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］メタン、または、
   ３，９−ビス［２−{３−（３−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）プロピオニルオキシ}−１，１−ジメチルエチル］−２，４，８，１０−テトラオキサスピロ［５，５］ウンデカンを５〜５０重量部含有するタイヤ用ゴム組成物。
2. 請求項１記載のタイヤ用ゴム組成物からなるタイヤ。