説明

タイヤトレッド用ゴム組成物及びタイヤ

【課題】グリップ性能および耐久性を維持しつつ、初期グリップ性能および低温時のグリップ性能を改善できるタイヤトレッド用ゴム組成物を提供する。
【解決手段】ゴム成分とジヒドロカルビル錫酸化物とチウラム系加硫促進剤とを含むタイヤトレッド用ゴム組成物に関する。

【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及びそれをトレッドに用いたタイヤに関する。
【背景技術】
【0002】
従来からタイヤのグリップ性能を向上させる為に、ゴムマトリックス中にカーボンブラックやシリカ等のフィラーを高充填させることにより、tanδを向上させる手法がとられている。ゴムマトリックス中のフィラー量を増加させることによりtanδが上昇し、グリップ性能は向上するものの、フィラー量を増加させすぎると、ゴム硬度が高くなりすぎ、初期グリップ性能や、低温時のグリップ性能が低下するという問題があった。そのため、従来からオイル等の可塑剤を用いて、ゴム硬度の改善が行われているが、破壊強度が低下してしまい、耐久性が低下してしまうという問題があった。
【0003】
特許文献1には、シリカ、および3種類の特定の加硫促進剤をそれぞれ特定量配合することによって、加硫工程における加硫速度を最適化させ、さらに、耐熱老化性を向上させたトレッド用ゴム組成物について開示されている。特許文献2には、硫黄成分およびチウラム系加硫促進剤をそれぞれ特定量配合することにより、高いグリップ性能および操縦安定性(特に、走行末期におけるグリップ性能および操縦安定性)を実現させるゴム組成物について開示されている。しかしながら、初期グリップ性能および低温時のグリップ性能については、検討されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2006−335984号公報
【特許文献2】特開2002−226629号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、上記課題を解決し、グリップ性能および耐久性を維持しつつ、初期グリップ性能および低温時のグリップ性能を改善できるタイヤトレッド用ゴム組成物を提供することを目的とする。また、該ゴム組成物をトレッドに用いた空気入りタイヤを提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明者は、鋭意検討の結果、ゴム組成物にジヒドロカルビル錫酸化物とチウラム系加硫促進剤とを配合することにより、tanδおよび破壊強度の低下を抑制しつつ、ゴム硬度を低下させることができること、すなわち、グリップ性能および耐久性を維持しつつ、初期グリップ性能および低温時のグリップ性能を改善できることを見出した。
すなわち本発明は、ゴム成分とジヒドロカルビル錫酸化物とチウラム系加硫促進剤とを含むタイヤトレッド用ゴム組成物に関する。
【0007】
上記タイヤトレッド用ゴム組成物は、上記チウラム系加硫促進剤がテトラベンジルチウラムジスルフィドであることが好ましい。
【0008】
上記タイヤトレッド用ゴム組成物は、上記ジヒドロカルビル錫酸化物が酸化ジブチル錫であることが好ましい。
【0009】
上記タイヤトレッド用ゴム組成物は、上記ゴム成分として、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム及びブチルゴムからなる群より選択される少なくとも1種のゴム成分を含有することが好ましく、上記ゴム成分が天然ゴム、スチレンブタジエンゴム及びブタジエンゴムを含有することがより好ましい。
【0010】
上記タイヤトレッド用ゴム組成物は、上記ゴム成分100質量部に対して充填剤を20質量部以上含有し、該充填剤がカーボンブラックを含むことが好ましい。
【0011】
本発明はまた、上記タイヤトレッド用ゴム組成物を用いて作製したトレッドを有する空気入りタイヤに関する。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、ジヒドロカルビル錫酸化物とチウラム系加硫促進剤とを配合することにより、グリップ性能に必要なtanδおよび耐久性に必要な破壊強度の低下を抑制しつつ、ゴム硬度を低下させることができるため、グリップ性能および耐久性を維持しつつ、初期グリップ性能および低温時のグリップ性能を向上させることができる。
【発明を実施するための形態】
【0013】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、ゴム成分とジヒドロカルビル錫酸化物とチウラム系加硫促進剤とを含む。ゴム組成物中において、ジヒドロカルビル錫酸化物が、カーボンブラック表面の官能基と結びつく機能を果たし、チウラム系加硫促進剤が、ジヒドロカルビル錫酸化物とポリマー(ゴム分子)を結びつける機能を果たしているため、上記の効果が得られるものと推測される。
【0014】
本発明のゴム組成物に用いられるゴム成分としては特に限定されず、例えば、天然ゴム(NR)、ブタジエンゴム(BR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、イソプレンゴム(IR)、ブチルゴム(IIR)、クロロプレンゴム(CR)、エチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM)、アクリロニトリル−ブタジエンゴム(NBR)などが挙げられる。なかでも、タイヤ用のゴムとして好適に用いられる点からNR、IR、SBR、BR、IIRが好ましく、トレッド用のゴムとして好適に用いられる点から、NR、BR、SBRがより好ましく、これら3成分を併用することが更に好ましい。これらのゴム成分は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい
【0015】
本発明のゴム組成物において、使用できるNRとしては特に限定されず、例えば、SIR20、RSS♯3、TSR20等、タイヤ工業において一般的なものを使用できる。また、本発明のゴム組成物において、使用できるSBRとしては特に限定されず、例えば、乳化重合スチレンブタジエンゴム(E−SBR)、溶液重合スチレンブタジエンゴム(S−SBR)等を使用できる。また、本発明のゴム組成物において、使用できるBRとしては特に限定されず、例えば、高シス含有量のBR、シンジオタクチックポリブタジエン結晶を含有するBR等を使用できる。また、本発明のゴム組成物において、使用できるIR、IIRとしては、特に限定されず、ゴム工業において一般的なものを用いることができる。
【0016】
本発明のゴム組成物がNRを含有する場合、ゴム成分100質量%中のNRの含有量は、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%以上である。5質量%未満であると、NRが有する低温での柔軟性が発揮できない傾向がある。NRの含有量は、好ましくは30質量%以下、より好ましくは20質量%以下である。30質量%を超えると、tanδの低下が大きく、グリップ性能の低下を招くおそれがある。
【0017】
本発明のゴム組成物がBRを含有する場合、ゴム成分100質量%中のBRの含有量は、好ましくは30質量%以上、より好ましくは40質量%以上である。30質量%未満であると、充分な耐摩耗性が得られないおそれがある。BRの含有量は、好ましくは60質量%以下、より好ましくは50質量%以下である。60質量%を超えると、tanδの低下が大きく、グリップ性能の低下を招くおそれがある。
【0018】
本発明のゴム組成物がSBRを含有する場合、ゴム成分100質量%中のSBRの含有量は、好ましくは10質量%以上、より好ましくは20質量%以上である。10質量%未満であると、充分なtanδが得られず、充分なグリップ性能が得られないおそれがある。SBRの含有量は、好ましくは40質量%以下、より好ましくは30質量%以下である。40質量%を超えると、tanδが大きくなりすぎることで、転がり抵抗性能の低下が生じる。
【0019】
本発明におけるジヒドロカルビル錫酸化物は、ヒドロカルビル基を2個有する錫酸化物である。ヒドロカルビル基とは、炭化水素から一個の水素原子を除去することにより生成する一価基であって、置換基を有していてもよく、飽和でも不飽和でもよく、直鎖状、分岐状、環状、環構造を有するもののいずれであってもよい。例えば、アルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、シクロアルケニル等が挙げられる。
【0020】
ジヒドロカルビル錫酸化物としては、例えば、ジアルキル錫酸化物、ジアルキニル錫酸化物、ジアルケニル錫酸化物、アルキルアルキニル錫酸化物、アルキルアルケニル錫酸化物、アルキルシクロアルキル錫酸化物、アルキルシクロアルケニル錫酸化物、ジシクロアルキル錫酸化物などを使用することができる。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。
【0021】
ジアルキル錫酸化物としては、例えば、酸化ジメチル錫、酸化ジエチル錫、酸化ジプロピル錫、酸化ジブチル錫、酸化ジオクチル錫、酸化プロピルブチル錫などを使用することができる。ジアルキニル錫酸化物としては、例えば、酸化ジエチニル錫、酸化ジブチニル錫、酸化エチニルブチニル錫などを使用することができる。ジアルケニル錫酸化物としては、例えば、酸化ジプロペニル錫、酸化ジブテニル錫、酸化プロペニルブテニル錫などを使用することができる。アルキルアルキニル錫酸化物としては、例えば、酸化ブチルエチニル錫、酸化ブチルブチニル錫、酸化オクチルブチニル錫などを使用することができる。アルキルアルケニル錫酸化物としては、例えば、酸化ブチルプロペニル錫、酸化ブチルブテニル錫、酸化オクチルブテニル錫などを使用することができる。アルキルシクロアルキル錫酸化物としては、例えば、酸化ブチルシクロペンチル錫、酸化ブチルシクロヘキシル錫、酸化オクチルシクロヘキシル錫などを使用することができる。アルキルシクロアルケニル錫酸化物としては、例えば、酸化ブチルシクロプロペニル錫、酸化ブチルシクロブテニル錫、酸化オクチルシクロブテニル錫などを使用することができる。ジシクロアルキル錫酸化物としては、例えば、酸化ジシクロペンチル錫、酸化ジシクロヘキシル錫、酸化シクロペンチルシクロヘキシル錫などを使用することができる。なかでも、ポリマー(ゴム分子)への分散が良好な点から、ジアルキル錫酸化物が好ましく、ジアルキル錫酸化物のなかでも特に、酸化ジブチル錫が好ましい。なお、ジヒドロカルビル錫酸化物に含まれる2つのヒドロカルビル基は、同一でもよく、異なっても良い。
【0022】
本発明のゴム組成物中におけるジヒドロカルビル錫酸化物の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.5質量部以上、より好ましくは1.0質量部以上、更に好ましくは2.0質量部以上である。ジヒドロカルビル錫酸化物の含有量が0.5質量部未満では、ジヒドロカルビル錫酸化物を配合した効果が発揮されないおそれがある。また、ジヒドロカルビル錫酸化物の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは8.0質量部以下、より好ましくは5.0質量部以下、更に好ましくは3.0質量部以下である。ジヒドロカルビル錫酸化物の含有量が8.0質量部を越えると、強度の低下が生じるおそれがある。
【0023】
チウラム系加硫促進剤としては、例えば、テトラベンジルチウラムジスルフィド(TBzTD)、テトラキス(2−エチルヘキシル)チウラムジスルフィド(TOT−N)、テトラメチルチウラムジスルフィド、テトラエチルチウラムジスルフィド、テトラブチルチウラムジスルフィド、ジペンタメチレンチウラムジスルフィド、テトラヘキシルチウラムジスルフィド、テトラメチルチウラムモノスルフィド、ジペンタメチレンチウラムモノスルフィド、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド、ジペンタメチレンチウラムヘキサスルフィドなどを使用することができる。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。なかでも、ジヒドロカルビル錫酸化物との反応性が良好な点から、TBzTD、TOT−Nが好ましく、TBzTDが特に好ましい。
【0024】
本発明のゴム組成物中におけるチウラム系加硫促進剤の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.5質量部以上、より好ましくは1.0質量部以上、更に好ましくは2.0質量部以上である。チウラム系加硫促進剤の含有量が0.5質量部未満では、チウラム系加硫促進剤を配合した効果が発揮されないおそれがある。また、チウラム系加硫促進剤の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは8.0質量部以下、より好ましくは5.0質量部以下、更に好ましくは3.0質量部以下である。チウラム系加硫促進剤の含有量が8.0質量部を越えると、tanδが低下する傾向がある。
【0025】
本発明のゴム組成物は、ゴム成分中に、チウラム系加硫促進剤に併用して、スルフェンアミド系、チアゾール系、チオウレア系、グアニジン系、ジチオカルバミン酸系、アルデヒド−アミン系、アルデヒド−アンモニア系、イミダゾリン系、キサンテート系の加硫促進剤を含有させることが可能である。なかでも、充分なスコーチタイムを確保できる点から、スルフェンアミド系加硫促進剤を併用することが好ましい。
【0026】
スルフェンアミド系としては、例えば、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(CBS)、N−tert−ブチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(TBBS)、N,N’−ジシクロヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(DZ)などのスルフェンアミド系化合物などを使用することができる。なかでも、加硫特性に優れ、加硫後のゴムの物性において、低発熱性に優れ、機械的硬度向上の効果も大きいという理由から、CBSが特に好ましい。
【0027】
本発明のゴム組成物がチウラム系加硫促進剤とともにスルフェンアミド系加硫促進剤を含有する場合、スルフェンアミド系加硫促進剤の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.5質量部以上、より好ましくは1質量部以上である。スルフェンアミド系加硫促進剤の含有量が0.5質量部未満では、充分な加硫が達成されないおそれがある。また、スルフェンアミド系加硫促進剤の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは5質量部以下、より好ましくは3質量部以下である。スルフェンアミド系加硫促進剤の含有量が5質量部を越えると、充分なスコーチタイムを確保できなくなるおそれがある。
【0028】
本発明のゴム組成物は、充填剤を含有することが好ましい。充填剤としては、タイヤ工業で一般的に用いられているものを特に制限なく使用でき、例えば、カーボンブラック、シリカ、クレー、タルク、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム等が挙げられる。ゴムに対する補強性が高く、比較的安価であることからカーボンブラックを用いることが好ましい。
【0029】
カーボンブラックとしては、タイヤ工業において一般的に用いられるGPF、SAF、ISAF、HAF、FEFなどを用いることができる。カーボンブラック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。
【0030】
カーボンブラックのチッ素吸着比表面積(NSA)は、好ましくは80m/g以上、より好ましくは100m/g以上である。カーボンブラックのNSAが80m/g未満では、充分な補強性が得られない傾向がある。また、カーボンブラックのNSAは、好ましくは250m/g以下、より好ましくは200m/g以下である。カーボンブラックのNSAが250m/gを超えると、発熱が増大し、低燃費性能が低下する傾向がある。
なお、カーボンブラックのチッ素吸着比表面積は、JIS K6217のA法によって求められる。
【0031】
充填剤の配合量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは20質量部以上、より好ましくは30質量部以上である。20質量部未満であると、耐久性が劣る傾向がある。また、充填剤の配合量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは100質量部以下、より好ましくは90質量部以下である。100質量部を超えると、発熱が大きくなりすぎるため、転がり抵抗が悪化する傾向がある。
【0032】
本発明のゴム組成物には、前記成分以外にも、従来ゴム工業で使用される配合剤、例えば、酸化亜鉛、ステアリン酸、老化防止剤、オイル、ワックス、硫黄等の加硫剤、他の加硫促進剤等を適宜配合することができる。
【0033】
本発明のゴム組成物に用いられるオイルとしては、例えば、プロセスオイル、植物油脂、又はその混合物を用いることができる。プロセスオイルとしては、パラフィン系プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイル、芳香族系プロセスオイル(アロマ系プロセスオイル)等が挙げられる。植物油脂としては、ひまし油、綿実油、あまに油、なたね油、大豆油、パーム油、やし油、落花生湯、ロジン、パインオイル、パインタール、トール油、コーン油、こめ油、ごま油、オリーブ油、ひまわり油、パーム核油、椿油、ホホバ油、マカデミアナッツ油、サフラワー油、桐油等が挙げられる。なかでも、ゴム混練時や圧延、押出時の加工性の点から、アロマ系プロセスオイルが好適に用いられる。
【0034】
本発明のゴム組成物がオイルを含有する場合、オイルの配合量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは1質量部以上、より好ましくは3質量部以上である。また、当該配合量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは30質量部以下、より好ましくは20質量部以下である。配合量が1質量部未満では、加工性が低下する傾向があり、30質量部を超えると、破壊強度が低下し、耐久性が低下してしまう傾向がある。
【0035】
加硫剤としては、硫黄又は硫黄化合物が挙げられる。硫黄又は硫黄化合物の含有量は、加硫後には硬さを保つことができ、発熱性も低減できる点から、ゴム成分100質量部に対して、0.5質量部以上が好ましく、1質量部以上がより好ましい。また、硫黄又は硫黄化合物の含有量は、ブルーミングしにくく、充分な加工性が得られる点から、8質量部以下が好ましく、5質量部以下がより好ましい。
【0036】
本発明のゴム組成物の製造方法としては、公知の方法を用いることができ、例えば、前記各成分をオープンロール、バンバリーミキサーなどのゴム混練装置を用いて混練し、その後加硫する方法等により製造できる。
【0037】
本発明のゴム組成物は、タイヤのトレッドとして用いられる。本発明の空気入りタイヤは、上記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、必要に応じて各種添加剤を配合したゴム組成物を、未加硫の段階でタイヤの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、他のタイヤ部材とともに貼り合わせ、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製造できる。
【0038】
本発明の空気入りタイヤは、乗用車用タイヤ、バス用タイヤ、トラック用タイヤ等として好適に用いられる。
【実施例】
【0039】
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。
【0040】
以下に、実施例及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):RSS♯3
スチレンブタジエンゴム(SBR):旭化成ケミカルズ(株)製のE15
ブタジエンゴム(BR):宇部興産(株)製のBR150B
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(NSA:111m/g)
チウラム系加硫促進剤(TBzTD):フレキシス(株)製のPerkacit TBzTD(テトラベンジルチウラムジスルフィド)
チウラム系加硫促進剤(TOT−N):大内新興化学工業(株)製のノクセラーTOT−N(テトラキス(2−エチルヘキシル)チウラムジスルフィド)
酸化ジブチル錫:純正化学(株)製の酸化ジブチルすず
酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)製の酸化亜鉛
ステアリン酸:日油(株)製のステアリン酸「椿」
アロマ系プロセスオイル:出光興産(株)製のダイアナプロセスAH−24
老化防止剤:住友化学(株)製のアンチゲン6C
ワックス:大内新興化学工業(株)製のサンノックN
硫黄:軽井沢硫黄(株)製の粉末硫黄
加硫促進剤CZ: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)
【0041】
実施例1〜4及び比較例1
表1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、硫黄及び加硫促進剤以外の薬品を140℃で3分間混練りした。その後、得られた混練物に対して、硫黄及び加硫促進剤を表1に示す配合量添加し、2軸オープンロールを用いて、80℃で4分間混練りし、未加硫ゴム組成物を得た。
【0042】
得られた未加硫ゴム組成物をトレッド部に用いて未加硫タイヤを作製し、加硫することで試験タイヤ(サイズ:195/65R15)を作製した。
【0043】
得られた試験タイヤを下記により評価した。結果を表1に示す。
【0044】
(初期グリップ性能)
得られた試験タイヤを用いて、ドライアスファルト路面のテストコース(路面温度30℃)にて実車走行を行なった。その際、ドライバーの官能評価により、最初の2周目までの操舵時のコントロールの安定性を評価し、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初期グリップ性能が高いことを示す。
【0045】
(グリップ性能)
得られた試験タイヤを用いて、ドライアスファルト路面のテストコース(路面温度30℃)にて10周の実車走行を行なった。その際、ドライバーの官能評価により、操舵時のコントロールの安定性を評価し、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。
【0046】
(低温グリップ性能)
得られた試験タイヤを用いて、ドライアスファルト路面のテストコース(路面温度10℃)にて10周の実車走行を行なった。その際、ドライバーの官能評価により、操舵時のコントロールの安定性を評価し、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低温グリップ性能が高いことを示す。
【0047】
(耐久性)
得られた試験タイヤを用いて、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。その際におけるタイヤトレッドゴムの残溝量を計測し、耐久性として評価した。残溝量が大きいほど、耐久性が高いことを示す。
【0048】
【表1】

【0049】
酸化ジブチル錫とチウラム系加硫促進剤を併用した実施例1〜4は、両者を併用していない比較例1と比較して、グリップ性能および耐久性を維持しつつ、初期グリップ性能および低温グリップ性能については、大幅に改善されていた。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ゴム成分とジヒドロカルビル錫酸化物とチウラム系加硫促進剤とを含むタイヤトレッド用ゴム組成物。
【請求項2】
前記チウラム系加硫促進剤がテトラベンジルチウラムジスルフィドである請求項1記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
【請求項3】
前記ジヒドロカルビル錫酸化物が酸化ジブチル錫である請求項1又は2記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
【請求項4】
前記ゴム成分として、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム及びブチルゴムからなる群より選択される少なくとも1種のゴム成分を含有する請求項1〜3のいずれかに記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
【請求項5】
前記ゴム成分が天然ゴム、スチレンブタジエンゴム及びブタジエンゴムを含有する請求項1〜4のいずれかに記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
【請求項6】
ゴム成分100質量部に対して充填剤を20質量部以上含有し、該充填剤がカーボンブラックを含む請求項1〜5のいずれかに記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
【請求項7】
請求項1〜6のいずれかに記載のゴム組成物を用いて作製したトレッドを有する空気入りタイヤ。

【公開番号】特開2010−209197(P2010−209197A)
【公開日】平成22年9月24日(2010.9.24)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−56019(P2009−56019)
【出願日】平成21年3月10日(2009.3.10)
【出願人】(000183233)住友ゴム工業株式会社 (3,458)
【Fターム(参考)】