JP5549082B2

JP5549082B2 - タイヤ用ゴム組成物

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Publication number: JP5549082B2
Application number: JP2009021951A
Authority: JP
Inventors: 隆志鹿久保
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2009-02-02
Filing date: 2009-02-02
Publication date: 2014-07-16
Anticipated expiration: 2029-02-02
Also published as: JP2010174231A

Description

本発明は、タイヤ用ゴム組成物に関する。特に、本発明は、氷上摩擦および耐摩耗性に優れたタイヤを作製することができるタイヤ用ゴム組成物に関する。

タイヤ用ゴム組成物にスチレン系ブロック共重合体を配合した例は知られている。たとえば、特許文献１は、制動性能および燃費性能に優れたタイヤを形成することができ、さらに機械強度および耐疲労性にも優れたゴム組成物として、特定の非共役ポリエン系共重合体と、ジエン系ゴムと、芳香族ビニル重合体ブロックおよび共役ジエン重合体ブロックを含有する共重合体またはその水添物とを含有するゴム組成物を開示している。

特許文献２および特許文献３は、耐摩耗性を向上させ、かつ低転がり抵抗化を実現するゴム組成物として、ジエン系ゴムと補強剤とポリスチレン−ビニルイソプレントリブロック共重合体とを含有するタイヤ用ゴム組成物を開示している。

特許文献４は、インナーライナー層をゴム組成物部材に貼り合わせるための接着層にポリスチレン−ポリ（エチレン−エチレン／プロピレン）ブロック−ポリスチレン共重合体を用いることを開示している。

特許文献５は、十分な成型加工性を有しかつ得られる成型体を加硫した際に高い硬度の加硫物を与えるゴム組成物として、固形ゴム、ジエン系液状ゴム、およびスチレンからなる重合体ブロックとイソプレンまたはブタジエン等のジエン系モノマーからなる重合体ブロックを含有する共重合体を含有するゴム組成物を用いることを開示している。

特許文献６は、高減衰性を示し、硬度が適当な範囲にあり、硬度の温度依存性が小さい高減衰エラストマー組成物として、スチレン系ブロック共重合体と、テルペンフェノール樹脂と、ブタジエン系ブロック液状ポリマーとを含有するゴム組成物を開示している。

特許文献７は、スチレン・エチレン・プロピレン・スチレン共重合体を粘接着剤組成物の成分として用いることを開示している。

国際公開第２００５／１０５９１３号パンフレット特開２００４−０１０７８１号公報特開２００４−００２６２２号公報特開２００７−２７６２３５号公報特開平０６−２２０２５６号公報特開２００５−１０５２０９号公報特開平１１−２４０１０８号公報

タイヤは、氷上路面での走行性の向上や耐摩耗性の向上が要求されている。本発明は、氷上路面での走行性および耐摩耗性に優れたタイヤを作製することができるタイヤ用ゴム組成物を提供するものである。

本発明は、ジエン系ゴム１００質量％からなるゴム成分１００質量部および前記ゴム成分１００質量部に対しポリスチレン−ポリ（エチレン−エチレン／プロピレン）ブロック−ポリスチレン共重合体０．５〜３０質量部を含むタイヤ用ゴム組成物である。

本発明のゴム組成物は、好ましくは、前記ゴム成分１００質量部に対しシリカ１０〜８０質量部をさらに含む。

本発明のゴム組成物は、好ましくは、加硫後の２０℃硬度が４０以上８０未満である。

本発明は、ジエン系ゴム１００質量％からなるゴム成分に、ポリスチレン−ポリ（エチレン−エチレン／プロピレン）ブロック−ポリスチレン共重合体を配合することにより、ゴム組成物の氷上摩擦係数を大きくし、その結果、そのゴム組成物から作製されたタイヤの氷上路面での走行性を向上させることができるとともに、ゴム組成物の耐摩耗性、ひいてはそのゴム組成物から作製されたタイヤの耐摩耗性を向上させることがでる。

本発明のタイヤ用ゴム組成物は、ジエン系ゴム１００質量％からなるゴム成分１００質量部および前記ゴム成分１００質量部に対しポリスチレン−ポリ（エチレン−エチレン／プロピレン）ブロック−ポリスチレン共重合体０．５〜３０質量部を含む。

本発明に使用されるゴム成分は、ジエン系ゴム１００質量％からなる。すなわち、本発明に使用されるゴム成分は、ジエン系ゴム以外のゴム成分を含まない。ジエン系ゴムとしては、主鎖に二重結合を有する公知のジエン系ゴムが制限なく使用できるが、共役ジエン化合物を主モノマーとする重合体または共重合体ゴムが好ましい。ジエン系ゴムには、天然ゴム（ＮＲ）、水添ゴムも含まれる。
このようなジエン系ゴムとしては、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、アクリロニトリル・ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、ニトリルゴム、水添ニトリルゴムなどが挙げられる。これらの中では、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）が好ましく、ブタジエンゴム（ＢＲ）が特に好ましい。ジエン系ゴムは１種単独で使用することもできるし、２種以上を組み合わせて使用することもできる。
天然ゴム（ＮＲ）としては、グリーンブック（天然ゴム各種等級品の国際品質包装基準）により規格化された天然ゴムを用いることができる。イソプレンゴム（ＩＲ）としては、比重が０．９１〜０．９４、ムーニー粘度〔ＭＬ₁₊₄（１００℃），ＪＩＳＫ６３００〕が３０〜１２０のものが好ましく用いられる。スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）としては、比重が０．９１〜０．９８、ムーニー粘度〔ＭＬ₁₊₄（１００℃），ＪＩＳＫ６３００〕が２０〜１２０のものが好ましく用いられる。ブタジエンゴム（ＢＲ）としては、比重が０．９０〜０．９５、ムーニー粘度〔ＭＬ₁₊₄（１００℃），ＪＩＳＫ６３００〕が２０〜１２０のものが好ましく用いられる。

本発明に使用されるポリスチレン−ポリ（エチレン−エチレン／プロピレン）ブロック−ポリスチレン共重合体とは、下記式（１）で表されるポリスチレンブロックと、下記式（２）で表されるランダム共重合ポリ（エチレン−エチレン／プロピレン）ブロックとが結合したブロック共重合体をいう。

ポリスチレン−ポリ（エチレン−エチレン／プロピレン）ブロック−ポリスチレン共重合体は、スチレン含有量が１０〜５０質量％のものが好ましく、２０〜４０質量％のものがより好ましい。スチレン含有量が少なすぎると硬度が過剰に低下し、逆にスチレン含有量が多すぎると硬度が過剰に増加する。
ポリスチレン−ポリ（エチレン−エチレン／プロピレン）ブロック−ポリスチレン共重合体の分子量は、１０万〜５０万が好ましく、より好ましくは２０万〜４０万である。分子量が１０万未満では、ブロック共重合体自体の破断時の強度、伸度等の機械的性質が低下することがある。また、分子量が５０万を超えるとゴムと混合しにくくなる。
このようなポリスチレン−ポリ（エチレン−エチレン／プロピレン）ブロック−ポリスチレン共重合体（ＳＥＥＰＳ）の市販品としては、たとえば株式会社クラレ製「セプトン」４０００番台シリーズ等が挙げられ、具体的には、セプトン４０３３、セプトン４０４４、セプトン４０５５、セプトン４０７７、セプトン４０９９が挙げられる。

本発明のゴム組成物において、ポリスチレン−ポリ（エチレン−エチレン／プロピレン）ブロック−ポリスチレン共重合体の配合量は、ゴム成分１００質量部に対し、０．５〜３０質量部であり、好ましくは２〜２５質量部であり、より好ましくは５〜２０質量部である。ポリスチレン−ポリ（エチレン−エチレン／プロピレン）ブロック−ポリスチレン共重合体の配合量が少なすぎると、充分な氷上摩擦係数および耐摩耗性の向上を達成することができず、逆に多すぎると、破断強度が低下する。

本発明のゴム組成物は、さらに、シリカを含むことが好ましい。
本発明に使用されるシリカは、特に限定されず、従来からタイヤその他用のゴム組成物に配合されている任意のシリカを使用することができる。
本発明のゴム組成物において、シリカの配合量は、ゴム成分１００質量部に対し１０〜８０質量部が好ましく、２０〜６０質量部がより好ましい。シリカを配合することにより、さらに氷上摩擦係数および耐摩耗性を向上させることができ、また強度を向上させることができる。シリカの配合量が多すぎると、混合加工性の低下や発熱性が増加する。

本発明のゴム組成物は、加硫後の２０℃硬度が好ましくは４０以上８０未満であり、より好ましくは５０以上７０未満である。加硫後の２０℃硬度が小さすぎると操縦安定性が低下し、逆に大きすぎると乗り心地が悪くなったり、路面が濡れているときの操縦安定性や制動性が低下する。加硫後の２０℃硬度が４０以上８０未満のゴム組成物は、充填剤、オイル、液状ゴム、その他配合剤や架橋度を変えることにより作製することができる。

本発明のゴム組成物には、前記した成分に加えて、カーボンブラックなどの補強剤・充填剤、加硫または架橋剤、加硫または架橋促進剤、可塑剤、各種オイル、老化防止剤などのゴム組成物用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、加硫また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は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。

本発明のタイヤ用ゴム組成物は、空気入りタイヤのトレッドに好適に用いられ、スタッドレスタイヤ、特にスノータイヤに好適に用いられる。
本発明のゴム組成物を用いて空気入りタイヤを製造する方法としては、慣用の方法を用いることができる。たとえば、インナーライナーをタイヤ成形用ドラム上に円筒に貼りつけ、その上に未加硫ゴムからなるカーカス層、ベルト層等の通常のタイヤ製造に用いられる部材を順次貼り重ね、最後に本発明のゴム組成物から作製したトレッド層を貼り重ね、ドラムを抜き去ってグリーンタイヤとし、次いで、このグリーンタイヤを常法に従って加熱加硫することにより、所望の空気入りタイヤを製造することができる。

以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

実施例で用いた原料は次のとおりである。
天然ゴム：ＲＳＳ＃３
ブタジエンゴム：日本ゼオン株式会社製ＮｉｐｏｌＢＲ１２２０
非共役ポリエン：三井化学株式会社製ＭＩＴＳＵＩＥＰＴ４０７０
ポリスチレン−ポリ（エチレン−エチレン／プロピレン）ブロック−ポリスチレン共重合体：株式会社クラレ製セプトン４０３３（スチレン含有量３０質量％）（以下「ＳＥＥＰＳ−１」ともいう。）および株式会社クラレ製セプトン４０７７（スチレン含有量３０質量％）（以下「ＳＥＥＰＳ−２」ともいう。）
カーボンブラック：東海カーボン株式会社製シーストＫＨＰ
シリカ：ＵＮＩＴＥＤＳＩＬＩＣＡＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬ製ＵＬＴＲＡＳＩＬＶＮ−３Ｇ
亜鉛華：正同化学工業株式会社製酸化亜鉛３種
ステアリン酸：日油株式会社製ビーズステアリン酸
老化防止剤：フレキシス社製サントフレックス６ＰＰＤ（以下「老化防止剤１」ともいう。）および大内新興化学工業株式会社製ノクラック２２４（以下「老化防止剤２」ともいう。）
ワックス：大内新興化学工業株式会社製サンノック
シランカップリング剤：エボニツクデグッサジャパン製Ｓｉ６９
オイル：昭和シェル石油株式会社製エキストラクト４号Ｓ
硫黄：細井化学工業株式会社製油処理硫黄
加硫促進剤：大内新興化学工業株式会社製ノクセラーＣＺ（以下「加硫促進剤１」ともいう。）および住友化学株式会社製ソクシノールＤＧ（以下「加硫促進剤２」ともいう。）

なお、以下の実施例において用いた評価項目は、次の方法により、測定した。

［硬度］
ゴム組成物をシートに成形し、１７０℃、１５分の条件で加硫して加硫ゴムシートを作製し、作製した加硫ゴムシートについて、ＪＩＳＫ６２５３に記載された試験方法によって、０℃、２０℃および６０℃で測定した。

［引張試験］
ゴム組成物をシートに成形し、１７０℃、１５分の条件で加硫して加硫ゴムシートを作製し、作製した加硫ゴムシートを打抜いてＪＩＳＫ６２５１（２００１年）に記載されている３号形ダンベル試験片を調製した。この試験片を用いて、ＪＩＳＫ６２５１に規定される方法に従い、測定温度２５℃、引張速度５００ｍｍ／分の条件で引張り試験を行ない、１００％モジュラス（伸び１００％時の引張応力）Ｍ₁₀₀（ＭＰａ）、３００％モジュラス（伸び３００％時の引張応力）Ｍ₃₀₀（ＭＰａ）、引張強さＴ_B（ＭＰａ）および切断時伸びＥ_B（％）を測定した。１００％モジュラス、３００％モジュラス、引張強さおよび切断時伸びは、いずれも大きいほど好ましい。

［耐摩耗性］
ゴム組成物をランボーン摩耗用金型（直径６３．５ｍｍ、厚さ５ｍｍの円板状）中で１７０℃で１５分間加硫して加硫ゴム試験片を調製し、ランボーン摩耗試験機（株式会社岩本製作所製）を使用して、荷重５ｋｇスリップ率２５％の条件にて測定し、試料の摩耗量を計測した。耐摩耗性は、各表ごとに、各表の比較例（ただし表１は比較例１）の摩耗量を１００として、次式により指数化したものである。
耐摩耗性＝（比較例の摩耗量／試料の摩耗量）×１００
数値が大きいほど、耐摩耗性に優れることを示す。

［氷上摩擦係数］
ゴム組成物をシートに成形し、１７０℃、１５分の条件で加硫して加硫ゴムシートを作製し、作製した加硫ゴムシートを偏平円柱状の台ゴムにはりつけ、インサイドドラム型氷上摩擦試験機にて、測定温度：−１．５℃、荷重：０．５４ＭＰａ、ドラム回転速度：１０ｋｍ／ｈおよび１５ｋｍ／ｈの条件で、氷上摩擦係数を測定した。氷上摩擦係数指数は、各表ごとに、各表の比較例（ただし表１は比較例１）の氷上摩擦係数を１００として、次式により指数化したものである。
氷上摩擦係数指数＝（試料の氷上摩擦係数／比較例の氷上摩擦係数）×１００
数値が大きいほどゴムと氷の摩擦力が良好であることを示す。

実施例１
上記の原料を表１に示す配合比率で配合し、ゴム組成物を調製した。調製したゴム組成物について、硬度、１００％モジュラス、３００％モジュラス、引張強さ、切断時伸び、耐摩耗性および氷上摩擦係数指数を評価した。評価結果を表１に示す。

実施例２
実施例１において、ポリスチレン−ポリ（エチレン−エチレン／プロピレン）ブロック−ポリスチレン共重合体（株式会社クラレ製セプトン４０３３、スチレン含有量３０質量％）に代えて、ポリスチレン−ポリ（エチレン−エチレン／プロピレン）ブロック−ポリスチレン共重合体（株式会社クラレ製セプトン４０７７、スチレン含有量３０質量％）を使用した以外は、実施例１と同様にゴム組成物を調製し評価した。評価結果を表１に示す。

比較例１
実施例１において、ポリスチレン−ポリ（エチレン−エチレン／プロピレン）ブロック−ポリスチレン共重合体を配合しなかった以外は、実施例１と同様にゴム組成物を調製し評価した。評価結果を表１に示す。

比較例２
実施例１において、ゴム組成を天然ゴム／ブタジエンゴム＝５０質量部／３０質量部に変更し、非共役ポリエン（三井化学株式会社製ＭＩＴＳＵＩＥＰＴ４０７０）２０質量部を追加配合した以外は、実施例１と同様にゴム組成物を調製し評価した。評価結果を表１に示す。

実施例１および実施例２と比較例１との比較から、ポリスチレン−ポリ（エチレン−エチレン／プロピレン）ブロック−ポリスチレン共重合体を配合すると、氷上摩擦係数も耐摩耗性も大きくなることがわかる。また、実施例１と比較例２の比較から、ゴム成分として非共役ポリエンを配合したものは耐摩耗性および氷上摩擦係数が悪いことが分かる。すなわち、ゴム成分はジエン系ゴム１００重量％からなることが必要であることが分かる。

実施例３
上記の原料を表２に示す配合比率で配合し、ゴム組成物を調製した。実施例３は、実施例１において、カーボンブラックの配合量を４０質量部に減らし、シリカ２０質量部およびシランカップリング剤２質量部を追加したものである。調製したゴム組成物について、硬度、１００％モジュラス、３００％モジュラス、引張強さ、切断時伸び、耐摩耗性および氷上摩擦係数指数を評価した。評価結果を表２に示す。

実施例４
実施例３において、ポリスチレン−ポリ（エチレン−エチレン／プロピレン）ブロック−ポリスチレン共重合体（株式会社クラレ製セプトン４０３３）に代えて、ポリスチレン−ポリ（エチレン−エチレン／プロピレン）ブロック−ポリスチレン共重合体（株式会社クラレ製セプトン４０７７）を使用した以外は、実施例３と同様にゴム組成物を調製し評価した。評価結果を表２に示す。

比較例３
実施例３において、ポリスチレン−ポリ（エチレン−エチレン／プロピレン）ブロック−ポリスチレン共重合体を配合しなかった以外は、実施例３と同様にゴム組成物を調製し評価した。評価結果を表２に示す。

実施例３および実施例４と比較例３との比較から、ポリスチレン−ポリ（エチレン−エチレン／プロピレン）ブロック−ポリスチレン共重合体を配合すると、氷上摩擦係数も耐摩耗性も大きくなることがわかる。

実施例５
上記の原料を表３に示す配合比率で配合し、ゴム組成物を調製した。実施例５は、実施例３において、シリカの配合量を６０質量部に増やし、カーボンブラックの配合量を１０質量部に減らし、シランカップリング剤の配合量を５質量部に増やしたものである。調製したゴム組成物について、硬度、１００％モジュラス、３００％モジュラス、引張強さ、切断時伸び、耐摩耗性および氷上摩擦係数指数を評価した。評価結果を表３に示す。

実施例６
実施例５において、ポリスチレン−ポリ（エチレン−エチレン／プロピレン）ブロック−ポリスチレン共重合体（株式会社クラレ製セプトン４０３３）に代えて、ポリスチレン−ポリ（エチレン−エチレン／プロピレン）ブロック−ポリスチレン共重合体（株式会社クラレ製セプトン４０７７）を使用した以外は、実施例５と同様にゴム組成物を調製し評価した。評価結果を表３に示す。

比較例４
実施例５において、ポリスチレン−ポリ（エチレン−エチレン／プロピレン）ブロック−ポリスチレン共重合体を配合しなかった以外は、実施例５と同様にゴム組成物を調製し評価した。評価結果を表３に示す。

実施例５および実施例６と比較例４との比較から、ポリスチレン−ポリ（エチレン−エチレン／プロピレン）ブロック−ポリスチレン共重合体を配合すると、氷上摩擦係数も耐摩耗性も大きくなることがわかる。

実施例７
上記の原料を表４に示す配合比率で配合し、ゴム組成物を調製した。実施例７は、実施例３においてオイルの配合量を５０質量部に増やしたものである。調製したゴム組成物について、硬度、１００％モジュラス、３００％モジュラス、引張強さ、切断時伸び、耐摩耗性および氷上摩擦係数指数を評価した。評価結果を表４に示す。

実施例８
実施例７において、ポリスチレン−ポリ（エチレン−エチレン／プロピレン）ブロック−ポリスチレン共重合体（株式会社クラレ製セプトン４０３３）に代えて、ポリスチレン−ポリ（エチレン−エチレン／プロピレン）ブロック−ポリスチレン共重合体（株式会社クラレ製セプトン４０７７）を使用した以外は、実施例７と同様にゴム組成物を調製し評価した。評価結果を表４に示す。

比較例５
実施例７において、ポリスチレン−ポリ（エチレン−エチレン／プロピレン）ブロック−ポリスチレン共重合体を配合しなかった以外は、実施例７と同様にゴム組成物を調製し評価した。評価結果を表４に示す。

実施例７および実施例８と比較例５との比較から、ポリスチレン−ポリ（エチレン−エチレン／プロピレン）ブロック−ポリスチレン共重合体を配合すると、氷上摩擦係数も耐摩耗性も大きくなることがわかる。

実施例９
上記の原料を表５に示す配合比率で配合し、ゴム組成物を調製した。実施例９は、実施例３において、ポリスチレン−ポリ（エチレン−エチレン／プロピレン）ブロック−ポリスチレン共重合体（株式会社クラレ製セプトン４０３３）を２０質量部に増やし、シリカの配合量を４０質量部に増やし、シランカップリング剤の配合量を３質量部に増やし、オイルの配合量を３０質量部に減らしたものである。調製したゴム組成物について、硬度、１００％モジュラス、３００％モジュラス、引張強さ、切断時伸び、耐摩耗性および氷上摩擦係数指数を評価した。評価結果を表５に示す。

実施例１０
実施例９において、ポリスチレン−ポリ（エチレン−エチレン／プロピレン）ブロック−ポリスチレン共重合体（株式会社クラレ製セプトン４０３３）に代えて、ポリスチレン−ポリ（エチレン−エチレン／プロピレン）ブロック−ポリスチレン共重合体（株式会社クラレ製セプトン４０７７）を使用した以外は、実施例９と同様にゴム組成物を調製し評価した。評価結果を表５に示す。

比較例６
実施例９において、ポリスチレン−ポリ（エチレン−エチレン／プロピレン）ブロック−ポリスチレン共重合体を配合しなかった以外は、実施例９と同様にゴム組成物を調製し評価した。評価結果を表５に示す。

実施例９および実施例１０と比較例６との比較から、ポリスチレン−ポリ（エチレン−エチレン／プロピレン）ブロック−ポリスチレン共重合体を２０質量部配合すると、氷上摩擦係数も耐摩耗性も大きくなることがわかる。

本発明のタイヤ用ゴム組成物は、空気入りタイヤのトレッドに好適に用いられ、スタッドレスタイヤ、特にスノータイヤに好適に用いられる。

Claims

ジエン系ゴム１００質量％からなるゴム成分１００質量部および前記ゴム成分１００質量部に対しポリスチレン−ポリ（エチレン−エチレン／プロピレン）ブロック−ポリスチレン共重合体０．５〜３０質量部を含むスタッドレスタイヤ用ゴム組成物。
前記ゴム成分１００質量部に対しシリカ１０〜８０質量部をさらに含む請求項１に記載のゴム組成物。
加硫後の２０℃硬度が４０以上８０未満である請求項１または２に記載のゴム組成物。