タイヤトレッド用ゴム組成物
【課題】カーボンブラック配合系キャップトレッドコンパウンドにカルボン酸変性液状ポリイソプレンゴムを配合することにより、耐摩耗性と 発熱性(転がり抵抗性)の両立を図る。
【解決手段】天然ゴム及び／又はポリイソプレンゴムを５０重量部以上含むジエン系ゴム１００重量部に対して、ＣＴＡＢ吸着比表面積８０〜２００ｍ2／ｇ、２４Ｍ４ＤＢＰ吸収量８０〜１２０ｍＬ／１００ｇのカーボンブラックを３０〜１５０重量部、及びカルボキシル基を１分子当たり２〜１０個有し、数平均分子量が１００００〜６００００の液状ポリイソプレンを１〜２０重量部配合してなるタイヤトレッド用ゴム組成物。
【解決手段】天然ゴム及び／又はポリイソプレンゴムを５０重量部以上含むジエン系ゴム１００重量部に対して、ＣＴＡＢ吸着比表面積８０〜２００ｍ2／ｇ、２４Ｍ４ＤＢＰ吸収量８０〜１２０ｍＬ／１００ｇのカーボンブラックを３０〜１５０重量部、及びカルボキシル基を１分子当たり２〜１０個有し、数平均分子量が１００００〜６００００の液状ポリイソプレンを１〜２０重量部配合してなるタイヤトレッド用ゴム組成物。
【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に関し、更に詳細には、カーボンブラック配合系キャップトレッドコンパウンドにカルボン酸変性液状ポリイソプレンゴムを配合することにより、背反する耐摩耗性と発熱性を両立させたタイヤトレッド用ゴム組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、タイヤトレッド用ゴム組成物の耐摩耗性を改良する方法としては、粒子径が小さく、比表面積の大きいカーボンブラックを使用するか、又はカーボンブラックの配合量を多くするなどの方法が知られているが、これらの方法では、ゴム組成物の粘度が上昇し、著しく混練作業性を低下させる上に、更にカーボンブラックの分散を悪化させてしまうという問題があった。また、逆に、タイヤトレッド用ゴム組成物の発熱性を改良するためには、配合するカーボンブラックの粒径を大きくするか、又はカーボンブラックの配合量を減らすなどの方法が知られているが、これらの方法においては、発熱性こそ改良し得ても、耐摩耗性の低下を招くという問題があった。このため、タイヤトレッド用ゴム組成物においては、耐摩耗性と発熱性とは二律背反の関係にあり、両者を均衡に改良することは困難であるとされていた。
【０００３】
また、先行技術として、一般のジエン系ゴムからなるタイヤ用ゴム組成物において、練り込み接着剤やフェノール樹脂などの極性有機材料の分散性を向上して、接着耐久性や弾性率などの物性を向上させるために、マレイン酸又はその誘導体を導入した液状ポリイソプレンを配合する技術が以下の特許文献１により知られ、また、同じくジエン系ゴムからなるタイヤトレッド用ゴム組成物において、凍結路面におけるグリップ性に優れ、加速性能、制動性能などが良好なスタッドレスタイヤを得るために、カルボキシル基を有する液状ポリイソプレンを配合する技術が以下の特許文献２により知られている。しかしながら、かかるカルボン酸変性液状ポリイソプレンゴムを、上記カーボンブラック配合系のタイヤトレッド用ゴム組成物に配合することによって、耐摩耗性と発熱性との二律背反の問題を一挙に解消する技術は、未だ提案されていない。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５-２２６０１６号公報
【特許文献２】特開平７-１１８４４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
よって、本発明では、カーボンブラック配合系のキャップトレッドコンパウンドに、カルボン酸変性液状ポリイソプレンゴムを所定量配合することにより、耐摩耗性と低発熱性を同時に維持したまま、当該ゴム成分とカーボンブラックとの混練性の向上を図ることができるほか、カーボンブラックの分散が向上し、更に、高い耐摩耗性をも得ることが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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、天然ゴム及び／又はポリイソプレンゴムを５０重量部以上含むジエン系ゴム１００重量部に対して、ＣＴＡＢ吸着比表面積８０〜２００ｍ2／ｇ、２４Ｍ４ＤＢＰ吸収量８０〜１２０ｍＬ／１００ｇのカーボンブラックを３０〜１５０重量部、及びカルボキシル基を１分子当たり２〜１０個有し、数平均分子量が１００００〜６００００の液状ポリイソプレンを１〜２０重量部配合してなるタイヤトレッド用ゴム組成物が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明では、カーボンブラック配合系のタイヤトレッド用ゴム組成物に対して、加工助剤として特定のカルボン酸変性液状ポリイソプレンを所定量配合すると、耐摩耗性と低発熱性を同時に維持したまま、当該ゴム成分とカーボンブラックとの混練性の向上が達成でき、カーボンブラックの分散が向上し、更に、高い耐摩耗性をも達成できるタイヤトレッド用ゴム組成物が得られることを見出したものである。
【０００８】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物に使用されるジエン系ゴム成分としては、全体のジエン系ゴム１００重量部に対して、天然ゴム及び／又はポリイソプレンゴムを５０重量％以上、好ましくは６０〜１００重量％含むものが用いられる。他に含まれるジエン系ゴム成分としては、例えば、各種ブタジエンゴム（ＢＲ）、各種スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム(ＮＢＲ)、クロロプレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体ゴム、スチレン−イソプレン−ブタジエン共重合体ゴム、イソプレン−ブタジエン共重合体ゴムなどが挙げられ、これらのジエン系ゴムは、所定の範囲で単独又は二種以上のブレンドゴムとして含まれてよい。
【０００９】
また、本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物には、補強性充填剤として、全体のジエン系ゴム成分１００重量部に対して、ＣＴＡＢ吸着比表面積（ＪＩＳ Ｋ６２１７−３に準拠して測定）が８０〜２００ｍ2／ｇ、２４Ｍ４ＤＢＰ吸収量（ＪＩＳ Ｋ６２１７−４に準拠して測定）が８０〜１２０ｍＬ／１００ｇである微細でかつ高ストラクチャーのカーボンブラックが３０〜１５０重量部、好ましくは６０〜１２０重量部の量で配合される。
【００１０】
前記カーボンブラックのＣＴＡＢ吸着比表面積が８０ｍ2／ｇ未満では、得られるタイヤトレッド用ゴム組成物の耐摩耗性が悪化し、逆に２００ｍ2／ｇを超えると転がり抵抗が悪化する。また、それの２４Ｍ４ＤＢＰ吸収量が８０ｍＬ／１００ｇ未満では、得られるタイヤトレッド用ゴム組成物の耐摩耗性が悪化し、逆に１２０ｍＬ／１００ｇを超えると混合加工性が低下するので好ましくない。また、当該補強性充填剤のカーボンブラックの配合量が３０重量部未満では、本発明における所期の耐摩耗性及び転がり抵抗性の効果が発揮されず、逆に１５０重量部を超えると、混合加工性が劣り、本発明の所期の効果が低減されるので好ましくない。
【００１１】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物には、更に、加工助剤として、カルボキシ基を１分子当たり２〜１０個有し、数平均分子量が１００００〜６００００の液状ポリイソプレンが１〜２０重量部、好ましくは２〜１５重量部、更に好ましくは２〜１０重量部の量で配合される。当該加工助剤の配合量が１重量部未満では、所期の効果を発揮することができず、逆に２０重量部を超えると、粘性が大きくなり加工性が低下するので好ましくない。前記液状ポリイソプレンは、例えば、以下の一般式（１）及び（２）で示される、商品名「クラプレンＬＩＲ４０３」及び「クラプレンＬＩＲ４１０」などとして市販され、入手可能である。
【００１２】
【化１】
【００１３】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物には、更に、加硫または架橋剤、加硫または架橋促進剤、各種オイル、老化防止剤、充填剤、軟化剤、可塑剤など、一般タイヤ用に配合される各種配合剤を配合することができ、かかる配合剤は、一般的な方法で混練してゴム組成物とし、加硫又は架橋することができる。これら配合剤の配合量も、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。
【実施例】
【００１４】
以下、実施例および比較例によって本発明を更に説明するが、本発明の技術的範囲をこれらの実施例に限定するものでないことは言うまでもない。
【００１５】
サンプルの調製
表１に示す配合（重量部）に従って、硫黄及び加硫促進剤を除くゴム、カーボンブラックなどの各配合成分を１.７ＬのＢ型バンバリーミキサーに装填して５分間混合し、当該ゴムを混合機外に放出して室温まで冷却したマスターバッチを、再度同バンバリーミキサーに投入し、これに硫黄と加硫促進剤を配合、混合してゴム組成物を得た。次いで、このゴム組成物を所定の金型中で、１６０℃、２０分間プレス加硫して試験サンプルを作製し、以下の試験に供した。
【００１６】
試験方法
１）転がり抵抗性： ＪＩＳ Ｋ６３９４に準拠して、（株）東洋精機製作所製の粘弾性スペクトロメーターを用いて、初期歪＝１０％、振幅＝±２％、周波数＝２０Ｈｚの条件下でｔａｎδ（６０℃）を測定し、この値をもって転がり抵抗性を評価した。結果は、比較例１を１００として指数で示した。指数が大きい程、転がり抵抗性が良好であることを示す。
２）耐摩耗性： ＪＩＳ Ｋ ６２６４−２に準拠して、ランボーン摩耗試験機（岩本製作所製）を用いて、荷重１４．７Ｎ、スリップ率５０％、時間１０分、室温の条件下で測定し、摩耗減量を、比較例１を１００として指数で表示した。数値が大きい程、耐摩耗性が優れていることを示す。
【００１７】
実施例１〜３及び比較例１〜３
結果を、以下の表１に示す。
【表１】
【００１８】
表１の結果から、カーボンブラック配合系ゴム組成物に所定配合量の特定のカルボン酸変性液状ポリイソプレンを配合した実施例１〜３のゴム組成物では、転がり抵抗性及び耐摩耗性が共に極めて良好であることが分る。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
よって、本発明のゴム組成物は、これをタイヤトレッド用ゴム組成物として利用すれば極めて有用である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤトレッド用ゴム組成物に関し、更に詳細には、カーボンブラック配合系キャップトレッドコンパウンドにカルボン酸変性液状ポリイソプレンゴムを配合することにより、背反する耐摩耗性と発熱性を両立させたタイヤトレッド用ゴム組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、タイヤトレッド用ゴム組成物の耐摩耗性を改良する方法としては、粒子径が小さく、比表面積の大きいカーボンブラックを使用するか、又はカーボンブラックの配合量を多くするなどの方法が知られているが、これらの方法では、ゴム組成物の粘度が上昇し、著しく混練作業性を低下させる上に、更にカーボンブラックの分散を悪化させてしまうという問題があった。また、逆に、タイヤトレッド用ゴム組成物の発熱性を改良するためには、配合するカーボンブラックの粒径を大きくするか、又はカーボンブラックの配合量を減らすなどの方法が知られているが、これらの方法においては、発熱性こそ改良し得ても、耐摩耗性の低下を招くという問題があった。このため、タイヤトレッド用ゴム組成物においては、耐摩耗性と発熱性とは二律背反の関係にあり、両者を均衡に改良することは困難であるとされていた。
【０００３】
また、先行技術として、一般のジエン系ゴムからなるタイヤ用ゴム組成物において、練り込み接着剤やフェノール樹脂などの極性有機材料の分散性を向上して、接着耐久性や弾性率などの物性を向上させるために、マレイン酸又はその誘導体を導入した液状ポリイソプレンを配合する技術が以下の特許文献１により知られ、また、同じくジエン系ゴムからなるタイヤトレッド用ゴム組成物において、凍結路面におけるグリップ性に優れ、加速性能、制動性能などが良好なスタッドレスタイヤを得るために、カルボキシル基を有する液状ポリイソプレンを配合する技術が以下の特許文献２により知られている。しかしながら、かかるカルボン酸変性液状ポリイソプレンゴムを、上記カーボンブラック配合系のタイヤトレッド用ゴム組成物に配合することによって、耐摩耗性と発熱性との二律背反の問題を一挙に解消する技術は、未だ提案されていない。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５-２２６０１６号公報
【特許文献２】特開平７-１１８４４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
よって、本発明では、カーボンブラック配合系のキャップトレッドコンパウンドに、カルボン酸変性液状ポリイソプレンゴムを所定量配合することにより、耐摩耗性と低発熱性を同時に維持したまま、当該ゴム成分とカーボンブラックとの混練性の向上を図ることができるほか、カーボンブラックの分散が向上し、更に、高い耐摩耗性をも得ることが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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、天然ゴム及び／又はポリイソプレンゴムを５０重量部以上含むジエン系ゴム１００重量部に対して、ＣＴＡＢ吸着比表面積８０〜２００ｍ2／ｇ、２４Ｍ４ＤＢＰ吸収量８０〜１２０ｍＬ／１００ｇのカーボンブラックを３０〜１５０重量部、及びカルボキシル基を１分子当たり２〜１０個有し、数平均分子量が１００００〜６００００の液状ポリイソプレンを１〜２０重量部配合してなるタイヤトレッド用ゴム組成物が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明では、カーボンブラック配合系のタイヤトレッド用ゴム組成物に対して、加工助剤として特定のカルボン酸変性液状ポリイソプレンを所定量配合すると、耐摩耗性と低発熱性を同時に維持したまま、当該ゴム成分とカーボンブラックとの混練性の向上が達成でき、カーボンブラックの分散が向上し、更に、高い耐摩耗性をも達成できるタイヤトレッド用ゴム組成物が得られることを見出したものである。
【０００８】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物に使用されるジエン系ゴム成分としては、全体のジエン系ゴム１００重量部に対して、天然ゴム及び／又はポリイソプレンゴムを５０重量％以上、好ましくは６０〜１００重量％含むものが用いられる。他に含まれるジエン系ゴム成分としては、例えば、各種ブタジエンゴム（ＢＲ）、各種スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム(ＮＢＲ)、クロロプレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体ゴム、スチレン−イソプレン−ブタジエン共重合体ゴム、イソプレン−ブタジエン共重合体ゴムなどが挙げられ、これらのジエン系ゴムは、所定の範囲で単独又は二種以上のブレンドゴムとして含まれてよい。
【０００９】
また、本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物には、補強性充填剤として、全体のジエン系ゴム成分１００重量部に対して、ＣＴＡＢ吸着比表面積（ＪＩＳ Ｋ６２１７−３に準拠して測定）が８０〜２００ｍ2／ｇ、２４Ｍ４ＤＢＰ吸収量（ＪＩＳ Ｋ６２１７−４に準拠して測定）が８０〜１２０ｍＬ／１００ｇである微細でかつ高ストラクチャーのカーボンブラックが３０〜１５０重量部、好ましくは６０〜１２０重量部の量で配合される。
【００１０】
前記カーボンブラックのＣＴＡＢ吸着比表面積が８０ｍ2／ｇ未満では、得られるタイヤトレッド用ゴム組成物の耐摩耗性が悪化し、逆に２００ｍ2／ｇを超えると転がり抵抗が悪化する。また、それの２４Ｍ４ＤＢＰ吸収量が８０ｍＬ／１００ｇ未満では、得られるタイヤトレッド用ゴム組成物の耐摩耗性が悪化し、逆に１２０ｍＬ／１００ｇを超えると混合加工性が低下するので好ましくない。また、当該補強性充填剤のカーボンブラックの配合量が３０重量部未満では、本発明における所期の耐摩耗性及び転がり抵抗性の効果が発揮されず、逆に１５０重量部を超えると、混合加工性が劣り、本発明の所期の効果が低減されるので好ましくない。
【００１１】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物には、更に、加工助剤として、カルボキシ基を１分子当たり２〜１０個有し、数平均分子量が１００００〜６００００の液状ポリイソプレンが１〜２０重量部、好ましくは２〜１５重量部、更に好ましくは２〜１０重量部の量で配合される。当該加工助剤の配合量が１重量部未満では、所期の効果を発揮することができず、逆に２０重量部を超えると、粘性が大きくなり加工性が低下するので好ましくない。前記液状ポリイソプレンは、例えば、以下の一般式（１）及び（２）で示される、商品名「クラプレンＬＩＲ４０３」及び「クラプレンＬＩＲ４１０」などとして市販され、入手可能である。
【００１２】
【化１】
【００１３】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物には、更に、加硫または架橋剤、加硫または架橋促進剤、各種オイル、老化防止剤、充填剤、軟化剤、可塑剤など、一般タイヤ用に配合される各種配合剤を配合することができ、かかる配合剤は、一般的な方法で混練してゴム組成物とし、加硫又は架橋することができる。これら配合剤の配合量も、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。
【実施例】
【００１４】
以下、実施例および比較例によって本発明を更に説明するが、本発明の技術的範囲をこれらの実施例に限定するものでないことは言うまでもない。
【００１５】
サンプルの調製
表１に示す配合（重量部）に従って、硫黄及び加硫促進剤を除くゴム、カーボンブラックなどの各配合成分を１.７ＬのＢ型バンバリーミキサーに装填して５分間混合し、当該ゴムを混合機外に放出して室温まで冷却したマスターバッチを、再度同バンバリーミキサーに投入し、これに硫黄と加硫促進剤を配合、混合してゴム組成物を得た。次いで、このゴム組成物を所定の金型中で、１６０℃、２０分間プレス加硫して試験サンプルを作製し、以下の試験に供した。
【００１６】
試験方法
１）転がり抵抗性： ＪＩＳ Ｋ６３９４に準拠して、（株）東洋精機製作所製の粘弾性スペクトロメーターを用いて、初期歪＝１０％、振幅＝±２％、周波数＝２０Ｈｚの条件下でｔａｎδ（６０℃）を測定し、この値をもって転がり抵抗性を評価した。結果は、比較例１を１００として指数で示した。指数が大きい程、転がり抵抗性が良好であることを示す。
２）耐摩耗性： ＪＩＳ Ｋ ６２６４−２に準拠して、ランボーン摩耗試験機（岩本製作所製）を用いて、荷重１４．７Ｎ、スリップ率５０％、時間１０分、室温の条件下で測定し、摩耗減量を、比較例１を１００として指数で表示した。数値が大きい程、耐摩耗性が優れていることを示す。
【００１７】
実施例１〜３及び比較例１〜３
結果を、以下の表１に示す。
【表１】
【００１８】
表１の結果から、カーボンブラック配合系ゴム組成物に所定配合量の特定のカルボン酸変性液状ポリイソプレンを配合した実施例１〜３のゴム組成物では、転がり抵抗性及び耐摩耗性が共に極めて良好であることが分る。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
よって、本発明のゴム組成物は、これをタイヤトレッド用ゴム組成物として利用すれば極めて有用である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
天然ゴム及び／又はポリイソプレンゴムを５０重量部以上含むジエン系ゴム１００重量部に対して、ＣＴＡＢ吸着比表面積８０〜２００ｍ２／ｇ、２４Ｍ４ＤＢＰ吸収量８０〜１２０ｍＬ／１００ｇのカーボンブラックを３０〜１５０重量部、及びカルボキシル基を１分子当たり２〜１０個有し、数平均分子量が１００００〜６００００の液状ポリイソプレンを１〜２０重量部配合してなるタイヤトレッド用ゴム組成物。
【請求項１】
天然ゴム及び／又はポリイソプレンゴムを５０重量部以上含むジエン系ゴム１００重量部に対して、ＣＴＡＢ吸着比表面積８０〜２００ｍ２／ｇ、２４Ｍ４ＤＢＰ吸収量８０〜１２０ｍＬ／１００ｇのカーボンブラックを３０〜１５０重量部、及びカルボキシル基を１分子当たり２〜１０個有し、数平均分子量が１００００〜６００００の液状ポリイソプレンを１〜２０重量部配合してなるタイヤトレッド用ゴム組成物。
【公開番号】特開２００８−２９７４４９（Ｐ２００８−２９７４４９Ａ）
【公開日】平成２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１４５４７０（Ｐ２００７−１４５４７０）
【出願日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【出願人】（０００００６７１４）横浜ゴム株式会社 (4,905)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【出願人】（０００００６７１４）横浜ゴム株式会社 (4,905)
【Ｆターム（参考）】
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