JP2019089984A

JP2019089984A - タイヤ用ゴム組成物、及びそれを用いた空気入りタイヤ

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Publication number: JP2019089984A
Application number: JP2017221189A
Authority: JP
Inventors: 聡一郎三浦; Soichiro Miura
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd; Toyo Tire Corp
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2017-11-16
Filing date: 2017-11-16
Publication date: 2019-06-13
Anticipated expiration: 2037-11-16
Also published as: US20190144646A1; JP6993188B2; CN109796645A; DE102018218763A1; CN109796645B; DE102018218763B4

Abstract

【課題】低燃費性、ウエットグリップ性能、及び低温特性を向上させることができる、タイヤ用ゴム組成物、及びそれを用いた空気入りタイヤを提供する。【解決手段】ゴム成分１００質量部に対して、凝固点が−５０℃以下であるリン酸エステルを１〜３０質量部含有し、ＪＩＳＫ６３９４に規定される動的粘弾性試験により、周波数１０Ｈｚ、静歪み１０％、動歪み０．１５％の条件下で測定されたｔａｎδのピーク値が１．５〜２．０であり、ピーク値を示す温度が−２０℃〜２０℃の範囲内である熱可塑性エラストマーを１〜２０質量部含有することを特徴とする、タイヤ用ゴム組成物とする。【選択図】なし

Description

本発明は、タイヤ用ゴム組成物、及びそれを用いた空気入りタイヤに関するものである。

空気入りタイヤは、優れた低燃費性のみならず、湿潤路面におけるグリップ性能、すなわちウエットグリップ性能に優れることが要求されている。しかしながら、これらの特性は背反特性であるため、同時に改良することは容易ではない。また、低温ではゴム組成物の弾性率が上昇してグリップ性能が悪化するため、冬用タイヤにおいては、低温特性にも課題がある。

特許文献１には、タイヤトレッドの転がり抵抗性、すなわち、低燃費性を、他の性質、特に、湿潤グリップ特性を損なうことなく低下させることができるタイヤとして、トレッドが、少なくとも１種のジエンエラストマー、少なくとも１種の補強用充填剤および１０ｐｈｒよりも多い水素化スチレン熱可塑性（“ＴＰＳ”）エラストマーを含むゴム組成物を含むことを特徴とするタイヤが開示されている。

しかしながら、特許文献１には低温特性についての記載はなく、低燃費性、ウエットグリップ性能、及び低温特性について、さらなる改善の余地があった。

特表２０１３−５１０９３９号公報特開２０１４−１８９６９８号公報特開２０１５−１１０７０３号公報特開２０１５−１１０７０４号公報

本発明は、以上の点に鑑み、低燃費性、ウエットグリップ性能、及び低温特性を向上させることができる、タイヤ用ゴム組成物、及びそれを用いた空気入りタイヤを提供することを目的とする。

なお、特許文献２〜４には、グリップ性能の改善を目的として、水添した熱可塑性エラストマーを配合したゴム組成物が開示されているが、低燃費性や低温特性についての記載はない。

本発明に係るタイヤ用ゴム組成物は、上記課題を解決するために、ゴム成分１００質量部に対して、凝固点が−５０℃以下であるリン酸エステルを１〜３０質量部含有し、ＪＩＳＫ６３９４に規定される動的粘弾性試験により、周波数１０Ｈｚ、静歪み１０％、動歪み０．１５％の条件下で測定されたｔａｎδのピーク値が１．５〜２．０であり、ピーク値を示す温度が−２０℃〜２０℃の範囲内である熱可塑性エラストマーを１〜２０質量部含有するものとする。

上記熱可塑性エラストマーは、ポリスチレンをハードセグメントに持つブロック共重合体であるものとすることができる。

本発明に係る空気入りタイヤは、上記タイヤ用ゴム組成物を用いて作製されたものとする。

本発明のタイヤ用ゴム組成物によれば、低燃費性、ウエットグリップ性能、及び低温特性が向上した空気入りタイヤを得ることができる。

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。

本実施形態に係るタイヤ用ゴム組成物は、ゴム成分１００質量部に対して、凝固点が−５０℃以下であるリン酸エステルを１〜３０質量部含有し、ＪＩＳＫ６３９４に規定される動的粘弾性試験により、周波数１０Ｈｚ、静歪み１０％、動歪み０．１５％の条件下で測定されたｔａｎδのピーク値が１．５〜２．０であり、ピーク値を示す温度が−２０℃〜２０℃の範囲内である熱可塑性エラストマーを１〜２０質量部含有するものである。なお、動的粘弾性試験に用いる熱可塑性エラストマーは、ロールにて厚さ２ｍｍのシート状にした後、１６０℃で３０分間加硫し、幅５ｍｍ、長さ２０ｍｍとなるように短冊型ダンベルに打ち抜いたものを使用する。

本実施形態に係るゴム成分は、特に限定されないが、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、スチレン−イソプレン共重合体ゴム、ブタジエン−イソプレン共重合体ゴム、スチレン−イソプレン−ブタジエン共重合体ゴムなどが挙げられる。これらジエン系ゴムは、いずれか１種単独で、又は２種以上ブレンドして用いることができる。

本実施形態に係るリン酸エステルは、凝固点が−５０℃以下であれば特に限定されないが、例えば、トリス（２−エチルヘキシル）ホスフェート（ＴＯＰ）、トリエチルホスフェート（ＴＥＰ）等を用いることができる。凝固点が−５０℃以下であるリン酸エステルを用いることにより、優れた低燃費性と低温特性が得られ易い。ここで、リン酸エステルの凝固点は、示差走査熱量測定器（（株）島津製作所製ＤＳＣ−６０Ａ)を用いて測定した値である。具体的には、リン酸エステルをアルミニウムセル中に密閉し、サンプルホルダーに挿入後、サンプルホルダーを窒素雰囲気下２０Ｋ／分で−１００℃から２５℃まで加熱しながら基準物質との熱量の差を測定し、吸熱ピークを観測した温度を凝固点とした。

リン酸エステルの含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、１〜３０質量部であり、１〜２０質量部であることが好ましく、５〜２０質量部であることがより好ましい。１〜３０質量部であることにより、優れた低燃費性と低温特性が得られ易い。

本実施形態に係る熱可塑性エラストマーは、ＪＩＳＫ６３９４に規定される動的粘弾性試験により、周波数１０Ｈｚ、静歪み１０％、動歪み０．１５％の条件下で測定されたｔａｎδのピーク値が１．５〜２．０であり、ピーク値を示す温度が−２０℃〜２０℃の範囲内であるものである。このような熱可塑性エラストマーとしては、市販されている熱可塑性エラストマーの中から、ｔａｎδのピーク値及びピーク値を示す温度が上記範囲を満たすものを選択して用いてもよい。具体的には、旭化成（株）製「Ｓ．Ｏ．Ｅ．Ｓ１６０５」や、クラレ（株）製「ハイブラー７１２５」などが挙げられる。

熱可塑性エラストマーは、ポリスチレンをハードセグメントに持つスチレン系熱可塑性エラストマーであることが好ましく、さらに、水添ポリジエンをソフトセグメントに持つ水添スチレン系熱可塑性エラストマーであることがより好ましい。水添ポリジエンとしては、例えば、水添ポリイソプレン、水添ポリブタジエン、水添スチレンブタジエン共重合体などが挙げられる。すなわち、熱可塑性エラストマーは、ポリスチレンをハードセグメントに持ち、水添ポリイソプレン、水添ポリブタジエン、及び水添スチレンブタジエン共重合体からなる群より選択される少なくとも１種をソフトセグメントに持つ熱可塑性エラストマーであることが特に好ましい。

熱可塑性エラストマーがスチレン系熱可塑性エラストマーである場合、ｔａｎδのピーク値は、分子量が小さくなると高くなる。また、ピーク値を示す温度は、スチレン含有量が増えると高くなり、スチレン含有量が減ると低くなる。従って、分子量やスチレン含有量を調整することにより、ｔａｎδのピーク値及びピーク値を示す温度が上記範囲内となるように熱可塑性エラストマーを調製して用いてもよい。

熱可塑性エラストマーがスチレン系熱可塑性エラストマーである場合、そのスチレン含有量は特に限定されないが、１５〜４０質量％であることが好ましく、２０〜３５質量％であることがより好ましい。

熱可塑性エラストマーの含有量は、特に限定されないが、ゴム成分１００質量部に対して、１〜２０質量部であることが好ましく、５〜２０質量部であることがより好ましく、５〜１５質量部であることがさらに好ましい。

本実施形態に係るゴム組成物には、補強性充填剤として、カーボンブラック及び／又はシリカを用いることができる。すなわち、補強性充填剤は、カーボンブラック単独でも、シリカ単独でも、カーボンブラックとシリカの併用でもよい。好ましくは、カーボンブラックとシリカの併用である。補強性充填剤の含有量は、特に限定されず、例えばゴム成分１００質量部に対して、２０〜１２０質量部であることが好ましく、より好ましくは２０〜１００質量部であり、さらに好ましくは３０〜８０質量部である。

カーボンブラックは、特に限定されず、公知の種々の品種を用いることができる。カーボンブラックの含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、１〜７０質量部であることが好ましく、より好ましくは１〜３０質量部である。

シリカも、特に限定されないが、湿式沈降法シリカや湿式ゲル法シリカなどの湿式シリカが好ましく用いられる。シリカを含有する場合、その含有量は、ゴムのｔａｎδのバランスや補強性などの観点からゴム成分１００質量部に対して、１０〜１００質量部であることが好ましく、より好ましくは１５〜７０質量部である。

シリカを含有する場合、スルフィドシラン、メルカプトシランなどのシランカップリング剤をさらに含有してもよい。シランカップリング剤を含有する場合、その含有量はシリカ１００質量部に対して２〜２０質量部であることが好ましい。

本実施形態に係るゴム組成物には、上記した各成分に加え、通常のゴム工業で使用されているプロセスオイル、亜鉛華、ステアリン酸、軟化剤、可塑剤、ワックス、老化防止剤、加硫剤、加硫促進剤などの配合薬品類を通常の範囲内で適宜配合することができる。

加硫剤としては、粉末硫黄、沈降硫黄、コロイド硫黄、不溶性硫黄、高分散性硫黄などの硫黄成分が挙げられる。加硫剤の含有量はゴム成分１００質量部に対して０．１〜１０質量部であることが好ましく、より好ましくは０．５〜５質量部である。また、加硫促進剤の含有量は、ゴム成分１００質量部に対して０．１〜７質量部であることが好ましく、より好ましくは０．５〜５質量部である。

本実施形態に係るゴム組成物は、通常用いられるバンバリーミキサーやニーダー、ロール等の混合機を用いて、常法に従い混練して作製することができる。すなわち、第一混合段階で、ゴム成分に対し、リン酸エステルと熱可塑性エラストマーとともに、加硫剤及び加硫促進剤を除く他の添加剤を添加混合し、得られた混合物に、最終混合段階で加硫剤及び加硫促進剤を添加混合してゴム組成物を調製することができる。

このようにして得られるゴム組成物は、タイヤ用として用いることができ、乗用車用、トラックやバスの大型タイヤなど各種用途、サイズの空気入りタイヤのトレッド部やサイドウォール部などタイヤの各部位に適用することができる。ゴム組成物は、常法に従い、例えば、押出加工によって所定の形状に成形され、他の部品と組み合わせた後、例えば１４０〜１８０℃で加硫成形することにより、空気入りタイヤを製造することができる。

本実施形態に係る空気入りタイヤの種類としては、特に限定されず、上述の通り、乗用車用タイヤ、トラックやバスなどに用いられる重荷重用タイヤなどの各種のタイヤが挙げられる。

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。

〈実施例及び比較例〉
バンバリーミキサーを使用し、下記表１に示す配合（質量部）に従い、まず、第一混合段階（ノンプロ練り工程）で、加硫促進剤、及び硫黄を除く成分を添加混合し（排出温度＝１６０℃）、得られた混合物に、最終混合段階（プロ練り工程）で、加硫促進剤及び硫黄を添加混合して（排出温度＝９０℃）、ゴム組成物を調製した。

表１中の各成分の詳細は以下の通りである。

・ＳＢＲ：ランクセス（株）製「ＶＳＬ５０２５−０ＨＭ」
・ＢＲ：宇部興産（株）製「ＢＲ１５０Ｂ」
・熱可塑性エラストマー１：旭化成（株）製「Ｓ．Ｏ．Ｅ．Ｓ１６０５」、スチレン−水添スチレンブタジエン−スチレンブロック共重合体、ｔａｎδのピーク値：１．５８、ピーク値を示す温度：１８℃、数平均分子量：１．１２×１０^５、重量平均分子量：２．１８×１０^５
・熱可塑性エラストマー２：クラレ（株）製「ハイブラー７１２５」、スチレン−水添イソプレン−スチレンブロック共重合体、ｔａｎδのピーク値：１．８４、ピーク値を示す温度：−６℃
・熱可塑性エラストマー３：旭化成（株）製「Ｓ．Ｏ．Ｅ．Ｓ１６１１」、スチレン−水添スチレンブタジエン−スチレンブロック共重合体、ｔａｎδのピーク値：０．８３、ピーク値を示す温度：９℃、数平均分子量：１．３４×１０^５、重量平均分子量：１．７０×１０^５
・熱可塑性エラストマー４：旭化成（株）製「タフテックＨ１０６２」、スチレン−水添エチレンブチレン−スチレンブロック共重合体、ｔａｎδのピーク値：０．８６、ピーク値を示す温度：−４７℃
・リン酸エステル１：大八化学工業（株）製トリス（２−エチルヘキシル）ホスフェート（ＴＯＰ）、凝固点：−７０℃以下
・リン酸エステル２：大八化学工業（株）製トリエチルホスフェート（ＴＥＰ）、凝固点：−５６℃
・リン酸エステル３：大八化学工業（株）製トリキシレニルホスフェート（ＴＸＰ）、凝固点：−１５℃
・シリカ：東ソー・シリカ（株）製「ニップシールＡＱ」
・カーボンブラック：三菱化学（株）製「ダイアブラックＮ３４１」
・シランカップリング剤：エボニック社製「Ｓｉ６９」
・オイル：ＪＸエネルギー（株）製「プロセスＮＣ１４０」
・亜鉛華：三井金属鉱業（株）製「亜鉛華１号」
・老化防止剤：住友化学（株）製「アンチゲン６Ｃ」
・ステアリン酸：花王（株）製「ルナックＳ−２０」
・ワックス：日本精蝋（株）製「ＯＺＯＡＣＥ０３５５」
・硫黄：鶴見化学工業（株）製「５％油入微粉末硫黄」
・加硫促進剤１：住友化学（株）製「ソクシノールＣＺ」
・加硫促進剤２：大内新興化学工業（株）製「ノクセラーＤ」

上記熱可塑性エラストマーのｔａｎδのピーク値、及びピーク値を示す温度は、東洋精機（株）製の粘弾性試験機を使用し、ＪＩＳＫ６３９４に従い、温度−６０℃〜１００℃の範囲で損失係数ｔａｎδを測定した値である。測定条件は、周波数１０Ｈｚ、静歪み１０％、動歪み０．１５％とした。なお、サンプル片は、熱可塑性エラストマーをロールにて厚さ２ｍｍのシート状にした後、１６０℃で３０分間加硫し、幅５ｍｍ、長さ２０ｍｍとなるように短冊型ダンベルに打ち抜いたものを用いた。

上記リン酸エステルの凝固点は、示差走査熱量測定器（（株）島津製作所ＤＳＣ−６０Ａ)を用い、リン酸エステルをアルミニウムセル中に密閉し、サンプルホルダーに挿入後、サンプルホルダーを窒素雰囲気下２０Ｋ／分で−１００℃から２５℃まで加熱しながら基準物質との熱量の差を測定し、吸熱ピークを観測した温度である。

得られた各ゴム組成物について、ウエットグリップ性能、低燃費性、及び低温特性を評価した。評価方法は次の通りである。

・ウエットグリップ性能：得られたゴム組成物を１６０℃で３０分間加硫した所定形状の試験片を用いて、東洋精機（株）製の粘弾性試験機を使用し、ＪＩＳＫ６３９４に従い、損失係数ｔａｎδを測定した値である。測定条件は、周波数１０Ｈｚ、静歪み１０％、動歪み１％、温度０℃とした。結果は、比較例１の値を１００とした指数で示した。指数が大きいほど、ウエットグリップ性能が優れることを意味する。

・低燃費性：得られたゴム組成物を１６０℃で３０分間加硫した所定形状の試験片を用いて、東洋精機（株）製の粘弾性試験機を使用し、ＪＩＳＫ６３９４に従い、損失係数ｔａｎδを測定した値である。測定条件は、周波数１０Ｈｚ、静歪み１０％、動歪み１％、温度６０℃とした。結果は、比較例１の値を１００とした指数で示した。指数が小さいほど、低燃費性が優れることを意味する。

・低温特性：得られたゴム組成物を１６０℃で３０分間加硫した所定形状の試験片を用いて、東洋精機（株）製の粘弾性試験機を使用し、ＪＩＳＫ６３９４に従い、損失係数ｔａｎδを測定した値である。測定条件は、周波数１０Ｈｚ、静歪み１０％、動歪み１％、温度−１５℃とした。結果は、比較例１の値を１００とした指数で示した。指数が小さいほど、低温特性が優れることを意味する。

結果は、表１に示す通りであり、実施例１〜６と比較例１〜８との対比より、所定の熱可塑性エラストマーと所定のリン酸エステルとを併用することで、ウエットグリップ性能、低燃費性、及び低温特性が向上することがわかる。

本発明のタイヤ用ゴム組成物は、乗用車、ライトトラック・バス等の各種タイヤに用いることができる。

Claims

ゴム成分１００質量部に対して、凝固点が−５０℃以下であるリン酸エステルを１〜３０質量部含有し、
ＪＩＳＫ６３９４に規定される動的粘弾性試験により、周波数１０Ｈｚ、静歪み１０％、動歪み０．１５％の条件下で測定されたｔａｎδのピーク値が１．５〜２．０であり、ピーク値を示す温度が−２０℃〜２０℃の範囲内である熱可塑性エラストマーを１〜２０質量部含有することを特徴とする、タイヤ用ゴム組成物。
前記熱可塑性エラストマーが、ポリスチレンをハードセグメントに持つブロック共重合体であることを特徴とする、請求項１に記載のタイヤ用ゴム組成物。
請求項１又は２に記載のタイヤ用ゴム組成物を用いて作製された、空気入りタイヤ。