JP2007238799A - タイヤトレッド用ゴム組成物及び空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】耐摩耗性を損なうことなく、氷上性能とウエット性能を両立できるタイヤトレッド用ゴム組成物および空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】ジエン系ゴム１００重量部に対して、スチレン系重合体ブロックとイソブチレン系重合体ブロックからなるブロック共重合体であって、スチレン含量が１０〜２５重量％であり、かつ、２３℃でのＪＩＳ−Ａ硬度が２０〜４０度であるブロック共重合体を３〜２５重量部含有するとともに、カーボンブラック及び／又はシリカからなる充填材を含有するゴム組成物である。また、このゴム組成物をトレッドに用いた空気入りタイヤであり、特に冬用タイヤとして好適である。

Description

本発明は、タイヤトレッド用ゴム組成物に関し、詳しくは、スタッドレスタイヤやスノータイヤなどの冬用タイヤのトレッドに好適なゴム組成物、及びそれを用いた空気入りタイヤに関するものである。

近年の冬用タイヤには、氷上性能や雪上性能だけでなく、湿潤路面でのグリップ性能であるウエット性能の向上も要望されてきている。

氷上性能の向上のためには、ゴム硬度を低減させることが重要であるため、一般的には、カーボンブラックやシリカなどの充填材を減量したり、ゴム成分としてガラス転移点Ｔｇの低いポリマーであるブタジエンゴムを使用又は増量したり、充填材全体に対するシリカの比率を増やしたり、軟化剤として用いるプロセスオイルの動粘度を下げたり（アロマ系からパラフィン系への置換）、といった手法が採られている。また、植物性粒状体や中空粒子を添加したり、あるいはトレッドを発泡ゴムで構成するなどといった手法も提案されている。しかしながら、これらの氷上性能向上策では、ウエット性能にとって逆効果となってしまったり、耐摩耗性が悪化したりするという問題がある。

アイス路面やウエット路面などの低摩擦路面での性能改善のため、例えば、下記特許文献１には、Ｎ−置換（メタ）アクリルアミドを含有する重合成分を架橋剤存在下で重合してなる重合体である温度依存型吸排水性樹脂を配合することが提案され、また、下記特許文献２には、高級脂肪酸系化合物と界面活性剤を配合することが提案されている。しかしながら、これらの方策でもウエット性能と氷上性能の双方を高いレベルで両立させる難しく、更なる改善が求められる。

ところで、下記特許文献３には、ジエン系ゴムにスチレン−イソブチレン共重合体を配合してなるタイヤトレッド用ゴム組成物が開示されている。しかしながら、これは、スチレン−イソブチレンランダム共重合体を用いたものであって、しかも、破壊特性と高ヒステリシスロス性を満足しながら、グリップ性を向上させることを目的としたものであり、氷上性能とウエット性能の両立についても、また、スチレン−イソブチレンブロック共重合体を用いる点についても開示されていない。

一方、下記特許文献４及び５には、タイヤトレッド用ゴム組成物において、スチレン系重合体ブロックとイソブチレン系重合体ブロックとからなるブロック共重合体を配合することが開示されている。しかしながら、これらは耐摩耗性を向上させながらウエットグリップ性を維持することを目的としてなされたものであり、冬用タイヤをターゲットとしたものではなく、そのため、氷上性能について何ら開示されていないばかりか、実際に用いられているスチレン−イソブチレンブロック共重合体もスチレン含量が約３０重量％であって（特許文献４について段落００１８、特許文献５について段落００４８参照）、比較的硬度の高いと推測されるものが用いられている。
特開２００４−１０８５０号公報。 特開２００４−２７０２８号公報。 特開２０００−１０９６０８号公報。 特開２００１−２４７７２２号公報。 特開２００３−１２８６１号公報。

本発明の課題は、耐摩耗性を損なうことなく、氷上性能とウエット性能を両立できるタイヤトレッド用ゴム組成物および空気入りタイヤを提供することにある。

本発明に係るタイヤトレッド用ゴム組成物は、ジエン系ゴム１００重量部に対して、スチレン系重合体ブロックとイソブチレン系重合体ブロックからなるブロック共重合体であって、スチレン含量が１０〜２５重量％であり、かつ、２３℃でのＪＩＳ−Ａ硬度が２０〜４０度であるブロック共重合体を３〜２５重量部含有するとともに、カーボンブラック及び／又はシリカからなる充填材を含有するものである。また、本発明の空気入りタイヤは、かかるゴム組成物をトレッドに用いたものである。

本発明によれば、上記特定のスチレン−イソブチレンブロック共重合体を配合したことにより、空気入りタイヤにおいて、耐摩耗性を損なうことなく、氷上性能とウエット性能を両立することができる。

以下、本発明の実施に関連する事項について詳細に説明する。

本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物において、ゴム成分として使用されるジエン系ゴムは、タイヤ用ゴム組成物として通常使用される各種のジエン系ゴムを用いることができ、例えば、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴムなどが挙げられる。特には、天然ゴムと他のジエン系ゴムとのブレンドであることが好ましい。

本発明のゴム組成物には、かかるジエン系ゴムに対して、スチレン系重合体ブロック（Ａ）とイソブチレン系重合体ブロック（Ｂ）からなるブロック共重合体であって、スチレン含量が１０〜２５重量％であり、かつ、２３℃でのＪＩＳ−Ａ硬度が２０〜４０度であるスチレン−イソブチレンブロック共重合体（熱可塑性エラストマー）が配合される。かかる完全飽和型のブロック共重合体は、低温での硬度が低いものの、高い制振性を有し、即ち広範囲の温度領域において高いｔａｎδを有している。そのため、ジエン系ゴムに配合することで、低硬度なゴムを発現でき、氷上性能を向上できる。また、０℃でのｔａｎδも向上でき、ウエット性能も改善できる。その結果、氷上性能とウエット性能を高度に両立することができる。

上記スチレン系重合体ブロック（Ａ）は、スチレンを単量体とする重合体ブロックであり、スチレンを主体とするものであれば、本発明の効果を損なわない限り、スチレン以外の単量体成分を含有してもよい。スチレン以外の単量体成分の含有量は、該ブロック（Ａ）中に占める割合として３０重量％以下であることが好ましい。また、該スチレン以外の単量体成分としては、スチレン以外の芳香族ビニル類、脂肪族オレフィン類、ジエン類、ビニルエーテル類などが挙げられ、特に限定されない。

上記イソブチレン系重合体ブロック（Ｂ）は、イソブチレンを単量体とする重合体ブロックであり、イソブチレンを主体とするものであれば、本発明の効果を損なわない限り、イソブチレン以外の単量体成分を含有してもよい。イソブチレン以外の単量体成分の含有量は、該ブロック（Ｂ）中に占める割合として３０重量％以下であることが好ましい。また、該イソブチレン以外の単量体成分としては、イソブチレン以外の脂肪族オレフィン類、芳香族ビニル類、ジエン類、ビニルエーテル類などが挙げられ、特に限定されない。

上記スチレン−イソブチレンブロック共重合体のスチレン含量は１０〜２５重量％である。スチレン含量が１０重量％未満では、高い制振性を確保することが難しく、逆に２５重量％を超えると、共重合体の硬度が高くなって氷上性能が悪化する。該ブロック共重合体は、イソブチレン含量が９０〜７５重量％であることが好ましい。ここで、これらスチレンやイソブチレンの各単位の含量は、^１ＨＮＭＲスペクトルの積分比により算出される値である。なお、該ブロック共重合体は、上記スチレン系重合体ブロック（Ａ）１０〜２５重量％と、上記イソブチレン系重合体ブロック（Ｂ）９０〜７５重量％とで構成されることが好ましい。

該スチレン−イソブチレンブロック共重合体は、単味でのＪＩＳ−Ａ硬度（２３℃）が２０〜４０度である低硬度のものが用いられる。ＪＩＳ−Ａ硬度が４０度よりも大きいと、優れた氷上性能が得られない。ここで、ＪＩＳ−Ａ硬度は、ＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠して、タイプAデュロメータ（Ａ型）を用いて、２３℃にて、該ブロック共重合体単独の硬度を測定した値である。

該スチレン−イソブチレンブロック共重合体の数平均分子量は特に限定されないが、１万〜３０万であることが好ましく、より好ましくは２万〜１０万である。ここで、数平均分子量は、島津製作所製「ＬＣ１０Ａ」を使用して測定した値である。

該ブロック共重合体の構造としては、直鎖状、分岐状、星状等の構造を持つブロック共重合体、ジブロック共重合体、トリブロック共重合体、マルチブロック共重合体など、特に限定されないが、好ましくは、スチレン系重合体ブロック（Ａ）−イソブチレン系重合体ブロック（Ｂ）−スチレン系重合体ブロック（Ａ）の構造（Ａ−Ｂ−Ａ）を有するトリブロック共重合体である。なお、該ブロック共重合体は、末端にアルケニル基などの各種置換基を有するものであってもよい。

該スチレン−イソブチレンブロック共重合体は、ジエン系ゴム１００重量部に対して、３〜２５重量部配合されることが好ましい。配合量が３重量部未満では、氷上性能とウエット性能との両立効果が小さく、一方、２５重量部を超えると、耐摩耗性が悪化する。

本発明のゴム組成物には、カーボンブラック及び／又はシリカからなる補強性充填材が配合される。かかる充填材の配合量は特に限定されないが、ジエン系ゴム１００重量部に対して３０〜１２０重量部であることが好ましい。また、カーボンブラックとシリカを併用することが本発明の上記効果を高める上でより好ましい。

また、本発明のゴム組成物には、クルミ等の種子の殻や桃等の果実の核を粉砕してなる植物性粉状体、竹炭等の植物の炭化物を粉砕してなる炭化物粒状体などを配合することが好ましく、これにより、氷上性能を更に向上することができる。これらの粒状体は、平均粒径が１００〜６００μｍであるものが好ましく用いられ、また、ジエン系ゴム１００重量部に対して、０．５〜２０重量部配合されることが好ましい。

本発明のゴム組成物には、上記した成分の他に、シランカップリング剤、老化防止剤、亜鉛華、ステアリン酸、軟化剤、加硫剤、加硫促進剤など、タイヤのトレッドゴム組成物において一般に使用される各種添加剤を配合することができる。

以上よりなる本発明のゴム組成物は、スタッドレスタイヤやスノータイヤなどの冬用タイヤのトレッド部を形成するゴム組成物として好適に用いられ、常法に従い加硫成形することにより、該トレッド部を形成することができる。

以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

バンバリーミキサーを使用し、下記表１に示す配合に従い、第１混合工程で加硫剤（硫黄）及び加硫促進剤を除く成分を混合し、第２混合工程で残りの成分を混合することで、スタッドレスタイヤ用トレッドゴム組成物を調製した。表１中の各成分は以下の通りである。

・天然ゴム：ＲＳＳ＃３、
・ブタジエンゴム：ＪＳＲ製のハイシスブタジエンゴム「ＢＲ０１」、
・カーボンブラック：東海カーボン製カーボンブラックＮ３３９「シーストＫＨ」、
・シリカ：日本シリカ製「ニップシールＡＱ」、
・シランカップリング剤：デグサ製「Ｓｉ７５」、
・パラフィンオイル：ＪＯＭＯ製「プロセスＰ２００」。

・植物性粉状体：胡桃殻粉砕物（日本ウォルナット製「ソフトグリップ＃４６」にレゾルシン・ホルマリン樹脂初期縮合物とラテックスの混合物を主成分とするもの（ＲＦＬ液）で表面処理を施したもの。処理後の植物性粒状体の平均粒径は３００μｍ）。

・ＳＩＢＳ（１）：スチレン−イソブチレン−スチレントリブロック共重合体、株式会社カネカ製「ＳＩＢＳＴＡＲ０７２Ｔ」（スチレン含量＝２３重量％、イソブチレン含量＝７７重量％、ＪＩＳ−Ａ硬度（２３℃）＝３３度、数平均分子量＝５５，０００）。

・ＳＩＢＳ（２）：スチレン−イソブチレン−スチレントリブロック共重合体、株式会社カネカ製「ＳＩＢＳＴＡＲ１０２Ｔ」（スチレン含量＝１６重量％、イソブチレン含量＝８４重量％、ＪＩＳ−Ａ硬度（２３℃）＝２５度、数平均分子量＝８６，０００）。

・ＳＩＢＳ（３）：スチレン−イソブチレン−スチレントリブロック共重合体、株式会社カネカ製「ＳＩＢＳＴＡＲ１０３Ｔ」（スチレン含量＝３０重量％、イソブチレン含量＝７０重量％、ＪＩＳ−Ａ硬度（２３℃）＝４５度、数平均分子量＝９１，０００）。

・ステアリン酸：花王製「ルナックＳ−２０」、
・亜鉛華：三井金属製「亜鉛華１種」、
・老化防止剤：住友化学製「アンチゲン６Ｃ」、
・ワックス：日本精鑞製「ＯＺＯＡＣＥ０３５５」、
・加硫促進剤：住友化学製「ソクシノールＣＺ」、
・硫黄：鶴見化学製「粉末硫黄」。

得られた各ゴム組成物を用いてスタッドレスタイヤを作製して、アイス路面における制動性能（氷上制動性能）と、湿潤路面における制動性能（ウエット制動性能）と、耐摩耗性を評価した。タイヤサイズは１８５／６５Ｒ１４として、そのトレッドに各ゴム組成物を適用し、定法に従い加硫成形することにより製造した。各使用リムは１４×５．５ＪＪとした。各評価方法は次の通りである。

・氷上制動性能：作製したタイヤを２０００ｃｃのＦＦ車に装着し、氷盤路（−５±３℃）上で４０ｋｍ／ｈ走行からＡＢＳ作動させて制動距離を測定し（ｎ＝１０の平均値）、比較例１を１００とした指数で表示した。指数が大きいほど制動距離が短く、制動性能に優れることを示す。

・ウエット制動性能：作製したタイヤを２０００ｃｃのＦＦ車に装着し、湿潤路面（２〜３ｍｍの水深のアスファルト路面）で９０ｋｍ／ｈ走行からＡＢＳ作動させて２０ｋｍ／ｈまで減速時の制動距離を測定し（ｎ＝１０の平均値）、比較例１を１００とした指数で表示した。指数が大きいほど制動距離が短く、制動性能に優れることを示す。

・耐摩耗性：作製したタイヤを２０００ｃｃのＦＦ車に装着し、２５００ｋｍ毎に前後ローテーションして、１００００ｋｍ走行後の残溝（４本のタイヤの残溝の平均値）を測定し、比較例１の値を１００とした指数で表示した。指数が大きいほど耐摩耗性が良好であることを示す。

結果は表１に示すとおりであり、本発明に係る実施例１〜３であると、コントロールである比較例１に対して、耐摩耗性を損なうことなく、むしろ向上させながら、氷上性能とウエット性能を高度に両立させることができた。また、植物性粒状体を更に配合した実施例４では、氷上性能が大幅に向上していた。

これに対し、低Ｔｇのブタジエンゴムを増量した比較例２では、氷上性能は向上したものの、ウエット性能に劣っており、また、カーボンブラックを減量した比較例３では、ウエット性能だけでなく、耐摩耗性も悪化していた。また、スチレン−イソブチレン共重合体を配合しているものの、そのスチレン含量が高いものを用いた比較例４では、氷上性能が劣っており、氷上性能とウエット性能の両立効果は得られなかった。

本発明に係るゴム組成物は、耐摩耗性を損なうことなく氷上性能とウエット性能を両立させることができるので、スタッドレスタイヤやスノータイヤなどの冬用タイヤのトレッドを構成するゴムとして好適に利用することができる。

Claims (2)

1. ジエン系ゴム１００重量部に対して、
   スチレン系重合体ブロックとイソブチレン系重合体ブロックからなるブロック共重合体であって、スチレン含量が１０〜２５重量％であり、かつ、２３℃でのＪＩＳ−Ａ硬度が２０〜４０度であるブロック共重合体を３〜２５重量部含有するとともに、
   カーボンブラック及び／又はシリカからなる充填材を含有する、
   タイヤトレッド用ゴム組成物。
2. 請求項１記載のゴム組成物からなるトレッドを備える空気入りタイヤ。