JP2010126671A - タイヤトレッド用ゴム組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】走行開始直後のドライグリップ性能とその高い持続性と耐摩耗性とを向上するようにしたタイヤトレッド用ゴム組成物を提供する。
【解決手段】スチレン含有量が３０重量％以上であるスチレンブタジエンゴムを７０重量％以上含むジエン系ゴム１００重量部に対し、窒素吸着比表面積が２５０〜４５０ｍ^２／ｇであるカーボンブラックを８０〜１５０重量部、数平均分子量が２０，０００〜６０，０００であるポリイソプレンを１０〜５０重量部、軟化点が８０〜１３０℃である芳香族変性テルペン樹脂を１０〜５０重量部配合したことを特徴とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、タイヤトレッド用ゴム組成物に関し、更に詳しくは、ドライグリップ性能の持続性を確保しながら、走行開始直後からのドライグリップ性能と耐摩耗性とを向上するようにしたタイヤトレッド用ゴム組成物に関する。

空気入りタイヤのグリップ性能は、タイヤ温度の影響が大きく、低温状態では充分なグリップ性能が得られないことが知られている。特に、競技用タイヤでは、トレッドを構成するゴム組成物が、走行開始後、できるだけ早く高温状態に達するような特性を備え、優れたドライグリップ性能を早期に発揮することが要求されている。このため、トレッド用ゴム組成物にカーボンブラック等の充填剤を多量に配合することが行われている。しかし、充填剤を多量に配合したゴム組成物は、耐摩耗性が低下したり、高速走行が長時間になると、ドライグリップ性能が徐々に低下するなどの問題があった。

ドライグリップ性能を改善するため、特許文献１は、スチレンブタジエンゴムに、低分子量のスチレンブタジエン共重合体、ポリイソプレン等から選ばれる液状ポリマー又は石油系樹脂、フェノール系樹脂等の粘着性付与剤を配合したタイヤトレッド用ゴム組成物を提案している。しかしながら、このタイヤトレッド用ゴム組成物は、走行開始直後のドライグリップ性能及び耐摩耗性については、まだ改善の余地があった。
特開２００３−２５３０５１号公報

本発明の目的は、ドライグリップ性能の持続性を確保しながら、走行開始直後からのドライグリップ性能と耐摩耗性とを向上するようにしたタイヤトレッド用ゴム組成物を提供することにある。

上記目的を達成する本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、スチレン含有量が３０重量％以上であるスチレンブタジエンゴムを７０重量％以上含むジエン系ゴム１００重量部に対し、窒素吸着比表面積が２５０〜４５０ｍ^２／ｇであるカーボンブラックを８０〜１５０重量部、数平均分子量が２０，０００〜６０，０００であるポリイソプレンを１０〜５０重量部、軟化点が８０〜１３０℃である芳香族変性テルペン樹脂を１０〜５０重量部配合したことを特徴とする。

前記ジエン系ゴムは、前記スチレン含有量が３０重量％以上のスチレンブタジエンゴムであるとよい。このタイヤトレッド用ゴム組成物は、空気入りタイヤの構成材料として好適に使用可能である。

本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物によれば、スチレン含有量が３０重量％以上のスチレンブタジエンゴムを７０重量％以上含むジエン系ゴム１００重量部に、窒素吸着比表面積が２５０〜４５０ｍ^２／ｇのカーボンブラックを８０〜１５０重量部、軟化点が８０〜１３０℃の芳香族変性テルペン樹脂を１０〜５０重量部配合することにより、高いドライグリップ性能をより長く持続することができる。また、数平均分子量が２０，０００〜６０，０００のポリイソプレンを１０〜５０重量部配合することで、走行開始直後からの高いドライグリップ性能を可能にすると共に、耐摩耗性を向上することができる。

本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物において、ゴム成分にはジエン系ゴムが使用される。ジエン系ゴムとしては、スチレン含有量が３０重量％以上であるスチレンブタジエンゴムを必ず含むようにする。スチレン含有量が３０重量％以上のスチレンブタジエンゴムを含むことにより、高速走行時におけるグリップ性能を向上する。スチレン含有量は、好ましくは３５〜５０重量％、より好ましくは４０〜４５重量％にするとよい。なお、スチレン含有量が過多であるスチレンブタジエンゴムでは、走行開始直後からの高いドライグリップ性能が得られない。また、耐摩耗性が悪化する。本発明において、スチレンブタジエンゴムのスチレン含有量は、ＪＩＳ Ｋ６３８３（屈折率法）に準じて求められる値とした。

また、スチレンブタジエンゴムの種類は、上述したスチレン含有量を有するものであれば、溶液重合スチレンブタジエンゴム、乳化重合スチレンブタジエンゴムのいずれでもよい。スチレンブタジエンゴムは油展品でもよい。

スチレン含有量が３０重量％以上のスチレンブタジエンゴムの配合量は、ジエン系ゴムの７０重量％以上、好ましくは８０重量％以上、より好ましくは９０〜１００重量％である。スチレン含有量が３０重量％以上のスチレンブタジエンゴムの配合量が７０重量％未満であると、ゴムの発熱性が低くなり充分なドライグリップ性能が得られない。また、長時間の連続走行におけるグリップ性能の低下を防ぐため、ジエン系ゴムをすべてスチレン含有量が３０重量％以上のスチレンブタジエンゴムにするのが好ましい。

本発明において、スチレン含有量が３０重量％以上のスチレンブタジエンゴム以外のジエン系ゴムとしては、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム、スチレン含有量が３０重量％未満のスチレンブタジエンゴム等が挙げられる。なかでも、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン含有量が３０重量％未満のスチレンブタジエンゴムが好ましい。これらジエン系ゴムは、単独又は任意のブレンドで使用することができる。

本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、微小粒径のカーボンブラックを配合することにより走行開始直後からの高いドライグリップ性能とその持続性とを向上する。本発明で使用するカーボンブラックは、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が２５０〜４５０ｍ^２／ｇ、好ましくは３００〜４００ｍ^２／ｇ、より好ましくは３５０〜４００ｍ^２／ｇである。カーボンブラックの窒素吸着比表面積が２５０ｍ^２／ｇ未満の場合には、充分なドライグリップ性能が得られない。カーボンブラックの窒素吸着比表面積が４５０ｍ^２／ｇを超えると走行開始直後のドライグリップ性能が低下すると共に、耐摩耗性が悪化する。また、ゴム粘度が高くなることにより加工性が悪化し製造上好ましくない。カーボンブラックの窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）は、ＪＩＳ Ｋ６２１７−２に準拠して求めるものとする。

本発明において、カーボンブラックの配合量は、ジエン系ゴム１００重量部に対し８０〜１５０重量部、好ましくは１００〜１３０重量部である。カーボンブラックの配合量が８０重量部未満の場合には、ドライグリップ性能を充分に高くすることができない。また、カーボンブラックの配合量が１５０重量部を超えると、連続走行において剛性低下によりドライグリップ性能の持続性が低下し耐摩耗性が悪化すると共に、ゴム組成物の粘度が増大し、混練り、押出工程での加工性が悪化する。

本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、芳香族変性テルペン樹脂を配合することにより、タイヤトレッドが充分発熱した後のドライグリップ性能とその持続性を向上することができる。芳香族変性テルペン樹脂の配合量は、ジエン系ゴム１００重量部に対し、１０〜５０重量部、好ましくは２０〜４０重量部にする。芳香族変性テルペン樹脂の配合量が１０重量部未満であると、ドライグリップ性能とその持続性を向上することができない。また、配合量が５０重量部を超えると、走行開始直後のドライグリップ性能が悪化する。

本発明で使用する芳香族変性テルペン樹脂の軟化点は８０〜１３０℃、好ましくは８５〜１２５℃にする。芳香族変性テルペン樹脂の軟化点が８０℃未満であると、充分なドライグリップ性能が得られない。また、軟化点が１３０℃を超えると、走行初期の発熱性が低下するため、走行開始直後のドライグリップ性能が悪化する。なお、芳香族変性テルペン樹脂の軟化点とはＪＩＳ Ｋ６２２０−１（環球法）に準拠し、測定する軟化点をいう。

このような芳香族変性テルペン樹脂は、通常タイヤ用ゴム組成物に使用されるものから適宜選択して使用することができ、例えばヤスハラケミカル社製ＹＳレジン ＴＯ８５（軟化点８５℃）、ＹＳレジン ＴＯ１０５（軟化点１０５℃）、ＹＳレジン ＴＯ１１５（軟化点１１５℃）、ＹＳレジン ＴＯ１２５（軟化点１２５℃）等を例示することができる。

本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、軟化剤として、低分子量のポリイソプレンを配合することにより走行開始直後のドライグリップ性能及び耐摩耗性を向上する。低分子量のポリイソプレンの配合量は、ジエン系ゴム１００重量部に対し１０〜５０重量部、好ましくは２０〜４０重量部にする。低分子量のポリイソプレンの配合量が１０重量部未満であると、走行開始直後のドライグリップ性能及び耐摩耗性を向上する作用が得られない。また、低分子量のポリイソプレンの配合量が５０重量部を超えると、ドライグリップ性能の持続性が低下する。

低分子量のポリイソプレンとしては、数平均分子量が２０，０００〜６０，０００のものを使用する。数平均分子量が２０，０００未満の場合には、走行初期のドライグリップ性能及び耐摩耗性を向上する効果が充分に得られない。また、数平均分子量が６０，０００を超えると、走行開始直後のドライグリップ性能が低下する。なお、ポリイソプレンの数平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）により測定しポリスチレン換算した値とする。

このような低分子量のポリイソプレンとしては、市販品を購入して使用することもでき、例えばクラレ社製ＬＩＲ−５０（数平均分子量５４，０００）、ＬＩＲ−３０（数平均分子量２８，０００）等を例示することができる。

本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、カーボンブラック以外の充填剤を配合してもよい。カーボンブラック以外の充填剤としては、例えば、シリカ、クレー、酸化チタン、タルク、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、マイカ等が例示される。また、トレッド用ゴム組成物には、加硫剤又は架橋剤、加硫促進剤、老化防止剤、可塑剤、加工助剤、カップリング剤などのトレッド用ゴム組成物に一般的に使用され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ゴム組成物とし、加硫又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。本発明のトレッド用ゴム組成物は、公知のゴム用混練機械、例えば、バンバリーミキサー、ニーダー、ロール等を使用して、上記各成分を混合することによって製造することができる。

本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、走行開始直後からの優れたドライグリップ性が得られるようにし、かつその高いドライグリップ性能の持続性を長くすると共に、耐摩耗性を向上することができる。このタイヤトレッド用ゴム組成物は、競技用タイヤや乗用車用タイヤにも好適に使用することができる。本発明のゴム組成物でトレッドを構成した空気入りタイヤは、ドライグリップ性能が優れると共に、耐摩耗性が優れるので高速走行を安全、かつ快適に行なうことができる。

以下、実施例によって本発明を更に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。

表１，２，３に示す配合からなる１８種類のタイヤトレッド用ゴム組成物（実施例１〜６、比較例１〜１２）を、それぞれ硫黄及び加硫促進剤を除く配合成分を秤量し、１６Ｌのバンバリーミキサーで１０分間混練し、温度１５０℃でマスターバッチを放出し室温冷却した。このマスターバッチを１６Ｌのバンバリーミキサーに供し、硫黄及び加硫促進剤を加え混合し、タイヤトレッド用ゴム組成物を調製した。

得られた１８種類のタイヤトレッド用ゴム組成物（実施例１〜６、比較例１〜１２）をそれぞれ所定形状の金型中で、１５０℃、３０分間加硫して試験片を作成し、下記に示す方法により耐摩耗性を測定した。

耐摩耗性
得られた試験片のピコ摩耗を、ＪＩＳ Ｋ６２６４に準拠して、ＦＥＲＲＹ ＭＡＣＨＩＮＥ ＣＯ．社製ピコ摩耗試験機を用いて測定した。測定条件は、荷重４４Ｎ、ターンテーブルの回転速度を毎分６０±２回、ターンテーブルの合計回転数８０回（正回転２０回と逆回転２０回を各々２回交互に行う）とした。得られた結果は、比較例１を１００にする指数として、表１〜３に示した。この指数が大きいほど耐摩耗性が優れていることを意味する。

また、得られた１８種類のゴム組成物によりタイヤトレッド部を構成したタイヤサイズ１９５／５５Ｒ１５の空気入りタイヤを製作した。得られた空気入りタイヤを、それぞれリム（サイズ１５×６Ｊ）に組み、空気圧１５０ｋＰａで、テスト車両に装着し、テストドライバーがドライ条件のサーキットコース（一周約２ｋｍ）を１０周走行させたときの周回毎のラップタイムを計測し、下記の判定方法によりドライグリップ性の初期性能（走行前半のドライグリップ性能）及びドライグリップ性能の持続性（走行後半のドライグリップ性能）を評価し、得られた結果を表１〜３に示した。

ドライグリップの初期性能（走行前半のドライグリップ性能）
ドライ条件のサーキットコースを１０周連続走行したときの１〜３ラップの平均タイムを、以下の判定基準により評価した。なお、基準タイムは、比較例１の空気入りタイヤにおける１〜３ラップの平均タイムとした。評点が高いほど走行初期のドライグリップ性能が優れることを意味する。
５：平均ラップタイムが、基準タイムより０．５秒以上速い。
４：平均ラップタイムが、基準タイムより０．２秒以上０．５秒未満速い。
３：平均ラップタイムと基準タイムとの差が０．２秒未満の範囲内にある。
２：平均ラップタイムが、基準タイムより０．２秒以上０．５秒未満遅い。
１：平均ラップタイムが、基準タイムより０．５秒以上遅い。

ドライグリップの持続性（走行後半のドライグリップ性能）
ドライ条件のサーキットコースを１０周連続走行したときの８〜１０ラップの平均タイムを、以下の判定基準により評価した。なお、基準タイムは、比較例１の空気入りタイヤにおける８〜１０ラップの平均タイムとした。評点が高いほどドライグリップ性能の持続性が優れることを意味する。
５：平均ラップタイムが、基準タイムより０．５秒以上速い。
４：平均ラップタイムが、基準タイムより０．２秒以上０．５秒未満速い。
３：平均ラップタイムと基準タイムとの差が０．２秒未満の範囲内にある。
２：平均ラップタイムが、基準タイムより０．２秒以上０．５秒未満遅い。
１：平均ラップタイムが、基準タイムより０．５秒以上遅い。

なお、表１，２，３において使用した原材料の種類を下記に示す。
ＳＢＲ１：スチレンブタジエンゴム、スチレン含有量２３．５重量％（日本ゼオン社製ＮＩＰＯＬ １７１２、ＳＢＲ１００重量部に対しアロマオイル３７．５重量部添加の油展品）
ＳＢＲ２：スチレンブタジエンゴム、スチレン含有量４５重量％（日本ゼオン社製ＮＩＰＯＬ ９５２９、ＳＢＲ１００重量部に対しアロマオイル５０重量部添加の油展品）
カーボンブラック１：窒素吸着比表面積２２０ｍ^２／ｇ（キャボット社製ＢＬＡＣＫＰＥＡＬＳ８８０）
カーボンブラック２：窒素吸着比表面積３９０ｍ^２／ｇ（コロンビアンケミカルスカンパニー社製ＣＤ２０１９）
カーボンブラック３：窒素吸着比表面積５６０ｍ^２／ｇ（キャボット社製ＢＬＡＣＫＰＥＡＬＳ１３００）
ポリイソプレン１：ポリイソプレン、数平均分子量５４，０００（クラレ社製液状ポリイソプレンゴム ＬＩＲ−５０）
ポリイソプレン２：ポリイソプレン、数平均分子量２８，０００（クラレ社製液状ポリイソプレンゴム ＬＩＲ−３０）
スチレンブタジエン共重合体：数平均分子量４，５００（ＲＩＣＯＮ社製ＲＩＣＯＮ １００）
樹脂１：芳香族変性テルペン樹脂、軟化点８５℃（ヤスハラケミカル社製ＹＳレジン ＴＯ８５）
樹脂２：テルペンフェノール樹脂、軟化点１４５℃（ヤスハラケミカル社製ＹＳレジン Ｔ１４５）
アロマオイル：三共油化工業社製Ａ／Ｏ ＭＩＸ
老化防止剤：フレキシス社製ＳＡＮＴＯＦＬＥＸ ６ＰＰＤ
酸化亜鉛：正同化学工業社製酸化亜鉛３種
ステアリン酸：日油社製ビーズステアリン酸ＹＲ
加硫促進剤１：大内新興化学工業社製ノクセラーＴＯＴ−Ｎ
加硫促進剤２：大内新興化学工業社製ノクセラーＣＺ−Ｇ
硫黄：鶴見化学工業社製金華印油入微粉硫黄

Claims (3)

1. スチレン含有量が３０重量％以上であるスチレンブタジエンゴムを７０重量％以上含むジエン系ゴム１００重量部に対し、窒素吸着比表面積が２５０〜４５０ｍ^２／ｇであるカーボンブラックを８０〜１５０重量部、数平均分子量が２０，０００〜６０，０００であるポリイソプレンを１０〜５０重量部、軟化点が８０〜１３０℃である芳香族変性テルペン樹脂を１０〜５０重量部配合したタイヤトレッド用ゴム組成物。
2. 前記ジエン系ゴムが、前記スチレン含有量が３０重量％以上のスチレンブタジエンゴムである請求項１に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
3. 請求項１又は２に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物を使用した空気入りタイヤ。