JP2010242019A - タイヤトレッド用ゴム組成物及び空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】工程性や耐摩耗性の悪化を抑えつつ、硬度を維持しながら、乾燥路面でのグリップ性を大幅に向上する。
【解決手段】スチレンブタジエンゴムを含むジエン系ゴム成分１００重量部に対して、軟化点８０〜１２０℃の粘着性樹脂（例えば、脂肪族系石油樹脂、芳香族系石油樹脂、脂肪族／芳香族共重合系石油樹脂、クマロン系樹脂、テルペン系樹脂、フェノール系樹脂、ロジン系樹脂など）１〜５０重量部と、レゾルシン縮合物（例えば、レゾルシン−アルキルフェノール−ホルマリン樹脂）０．５〜８重量部と、含有するタイヤトレッド用ゴム組成物である。また、該ゴム組成物を、タイヤ接地面を構成するトレッドゴムに用いた空気入りタイヤである。
【選択図】なし

Description

本発明は、空気入りタイヤの接地面を構成するトレッドゴムに用いられるタイヤトレッド用ゴム組成物、及びそれを用いた空気入りタイヤに関するものである。

従来、自動車用空気入りタイヤのトレッドゴムにおいて、乾燥路面でのグリップ性を改良するために、粘着性樹脂を配合することが知られている（下記特許文献１，２参照）。例えば、下記特許文献１では、ジエン系ゴムとポリノルボルネンのブレンドからなるゴム成分に対し、特定のカーボンブラックを配合するとともに、軟化点８０〜１６０℃の粘着性樹脂を配合することが開示されている。

特開２００６−３４８１４９号公報 特開２００８−２３１２０９号公報 特開平０６−３２２１８５号公報 特開２００７−１６１９００号公報

しかしながら、粘着性樹脂を添加するとゴム硬度の低下を伴う。そのため、ゴム硬度を維持するべく、カーボンブラックの配合量を増やしたり、オイルの添加量を減らしたり、硫黄の添加量を増やしたりすることが考えられる。しかし、これらの手法では、ゴム混練時に未加硫ゴム粘度が上昇することにより工程性が悪化したり、耐摩耗性の悪化などの問題を伴う。

なお、上記特許文献３には、乗用車用ラジアルタイヤのトレッドベースゴムを構成するゴム組成物に、レゾルシン及び／又はノボラックタイプのアルキルフェノール樹脂と硬化剤を配合することが開示されている。しかしながら、この文献において、レゾルシン系樹脂を配合しているのは、接地面ではないトレッド内部のベースゴムを構成するゴム組成物であり、また、作用効果の点でもｔａｎδの増加を小さく抑えつつ硬度を大きくするためであり、本発明の特徴は何ら開示されていない。また、同文献では、レゾルシンやノボラックタイプのアルキルフェノール樹脂は、硬化剤としてのメラミン誘導体と併用することで硬化樹脂を構成しており、このような硬化剤、即ちメチレン供与体を配合せずにレゾルシン縮合物と粘着性樹脂を併用する本発明を示唆するものではない。

上記特許文献４には、二輪車モトクロスタイヤトレッド用ゴム組成物において、レゾルシン縮合物を所定量配合することが開示されている。しかしながら、この文献は、ムーニー粘度を上昇させることなく、弾性率、耐摩耗性及び耐チャンキング性をバランスよく向上させるものであり、粘着性樹脂との併用の点についても、またそれにより硬度を維持したまま、乾燥路面でのグリップ性を向上し得る点についても開示されていない。

本発明は、工程性や耐摩耗性の悪化を抑えつつ、かつ硬度を維持しながら、乾燥路面でのグリップ性を大幅に向上することができるタイヤトレッド用ゴム組成物、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。

本発明者は、上記の点に鑑み鋭意検討した結果、レゾルシン縮合物を用いることで、粘着性樹脂を添加したことによる硬度低下を補いつつ、また工程性や耐摩耗性の悪化を抑えながら、乾燥路面でのグリップ性を大幅に改良し得ることを見いだし本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明に係るタイヤトレッド用ゴム組成物は、スチレンブタジエンゴムを含むジエン系ゴム成分１００重量部に対して、軟化点８０〜１２０℃の粘着性樹脂１〜５０重量部と、レゾルシン縮合物０．５〜８重量部と、含有するものである。

また、本発明に係る空気入りタイヤは、該ゴム組成物を、タイヤ接地面を構成するトレッドゴムに用いてなるものである。

本発明によれば、特定の軟化点を持つ粘着性樹脂を配合することで乾燥路面でのグリップ性を向上することができ、それによる硬度低下分を、レゾルシン縮合物を配合することにより補うことができる。また、レゾルシン縮合物を配合することで、高温でのｔａｎδが向上するため乾燥路面での摩擦力改良が期待でき、上記特定の粘着性樹脂と併用することで、乾燥路面でのグリップ性の更なる改良が図られ、また工程性や耐摩耗性の悪化も防止できる。

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。

本発明のゴム組成物において、ゴム成分は、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）を含むジエン系ゴムからなる。すなわち、ジエン系ゴム成分は、スチレンブタジエンゴム単独でも、スチレンブタジエンゴムと他のジエン系ゴムとのブレンドでもよい。ブレンドの場合、ジエン系ゴム成分中にスチレンブタジエンゴムを５０重量％以上含有することが好ましく、より好ましくは７０重量％以上含有することである。

上記他のジエン系ゴムとしては、特に限定はなく、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−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、ニトリルゴムなどが挙げられ、これらはそれぞれ単独で用いても２種以上併用してもよい。

本発明に係るゴム組成物には、軟化点が８０〜１２０℃の粘着性樹脂が配合される。このような軟化点を持つ粘着性樹脂を配合することで、乾燥路面でのグリップ性を改良することができる。軟化点が８０℃未満であると、その性状がオイルに近くなり、グリップ性を改良できない。逆に軟化点が１２０℃を超えると、高温域ではまだ硬く、グリップを発揮しにくい。ここで、軟化点は、ＪＩＳ Ｋ６２２０に準拠した環球落下法にて測定される値である。

上記粘着性樹脂としては、例えば、脂肪族系石油樹脂、芳香族系石油樹脂、脂肪族／芳香族共重合系石油樹脂、クマロン系樹脂、テルペン系樹脂、フェノール系樹脂、ロジン系樹脂などが挙げられ、これらはそれぞれ単独で用いても２種以上併用してもよい。

脂肪族系石油樹脂は、炭素数４〜５個相当の石油留分（Ｃ５留分）であるイソプレンやシクロペンタジエンなどの不飽和モノマーをカチオン重合することにより得られる樹脂であり（Ｃ５系石油樹脂とも称される。）、水添したものであってもよい。

芳香族系石油樹脂は、炭素数８〜１０個相当の石油留分（Ｃ９留分）であるビニルトルエン、アルキルスチレン、インデンなどのモノマーをカチオン重合することにより得られる樹脂であり（Ｃ９系石油樹脂とも称される。）、水添したものであってもよい。

脂肪族／芳香族共重合系石油樹脂は、上記Ｃ５留分とＣ９留分を共重合することにより得られる樹脂であり（Ｃ５／Ｃ９系石油樹脂とも称される。）、水添したものであってもよい。

クマロン系樹脂としては、クマロン樹脂、クマロン−インデン樹脂などが挙げられる。テルペン系樹脂としては、ポリテルペン、テルペン−フェノール樹脂などが挙げられる。フェノール系樹脂としては、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、アルキルフェノールアセチレン樹脂などが挙げられる。ロジン系樹脂としては、例えば天然樹脂ロジン、それを水素添加、不均化、ニ量化、エステル化などで変性したロジン変性樹脂などを挙げることができる。

上記粘着性樹脂の配合量は、ジエン系ゴム成分１００重量部に対して１〜５０重量部であり、より好ましくは５〜３０重量部である。粘着性樹脂の配合量が多すぎると、ゴム硬度を維持することが難しくなる。

本発明に係るゴム組成物には、レゾルシン縮合物が配合される。レゾルシン縮合物としては、レゾルシン−ホルマリン樹脂、レゾルシン−アルキルフェノール−ホルマリン樹脂などが挙げられ、特にはレゾルシン−アルキルフェノール−ホルマリン樹脂が好ましく用いられる。

レゾルシン縮合物の配合量は、ジエン系ゴム成分１００重量部に対して０．５〜８重量部であり、より好ましくは１〜６重量部である。レゾルシン縮合物の配合量が多すぎると、粘度が上昇して工程性に劣り、また耐摩耗性も悪化してしまう。

なお、一般にゴム組成物においてレゾルシン縮合物を硬化樹脂として用いる場合、レゾルシン縮合物をメチレン受容体として、これと反応するメチレン供与体としてヘキサメチレンテトラミン又はメラミン誘導体が配合される。しかしながら、本発明のゴム組成物においては、このようなメチレン供与体を配合しても更なる効果は得られないことから、メチレン供与体は必須ではなく、コストを抑えるためにはメチレン供与体を配合しないことが好ましい。

本発明に係るゴム組成物には、充填剤として、カーボンブラック及び／又はシリカが通常配合される。該充填剤の配合量は、特に限定されないが、ジエン系ゴム成分１００重量部に対して５０〜２００重量部であることが好ましく、より好ましくは６０〜１００重量部である。

上記カーボンブラックとしては、特に限定するものではないが、ＳＡＦクラス（Ｎ１００番台）、ＩＳＡＦクラス（Ｎ２００番台）（ともにＡＳＴＭグレード）のものが好ましく用いられる。

上記シリカとしては、湿式シリカ、乾式シリカ、コロイダルシリカ、沈降シリカなどが挙げられ、特に含水珪酸を主成分とする湿式シリカを用いることが好ましい。

充填剤としてシリカを配合する場合、シランカップリング剤を併用することが好ましい。シランカップリング剤は、例えば、スルフィド、アミノ基、メルカプト基、ビニル基、メタクリル基、エポキシ基などのポリマーと反応し得る有機部と、ハロゲンやアルコキシ基などを有する有機シラン化合物であり、公知の種々のシランカップリング剤を用いることができる。好ましくは、下記一般式（１）で表されるスルフィドシランや、下記一般式（２）で表される保護化メルカプトシランを用いることである。

（Ｃ_２Ｈ_５Ｏ）_３Ｓｉ−Ｃ_ｙＨ_２ｙ−Ｓ_ｘ−Ｃ_ｙＨ_２ｙ−Ｓｉ（ＯＣ_２Ｈ_５）_３…（１）
（Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋１Ｏ）_３Ｓｉ−Ｃ_ｍＨ_２ｍ−Ｓ−ＣＯ−Ｃ_ｋＨ_２ｋ＋１…（２）
上記式（１）中、ｙは１〜９の整数、好ましくは２〜５であり、ｘは１〜４、好ましくは２〜４である。詳細には、ｘは通常分布を有しており、即ち、硫黄連鎖結合の数が異なるものの混合物として一般に市販されており、ｘはその平均値を表す。式（１）で表される好ましいスルフィドシランの具体例としては、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィド、ビス（２−トリエトキシシリルエチル）テトラスルフィドなどが挙げられる。

上記式（２）中、ｎは１〜３の整数、ｍは１〜５の整数、ｋは５〜９の整数である。式（２）で表される保護化メルカプトシランの具体例としては、３−オクタノイルチオ−１−プロピルトリエトキシシラン、３−プロピオニルチオプロピルトリメトキシシランなどが挙げられる。

シランカップリング剤の配合量は、シリカ１００重量部に対して２〜２５重量部であることが好ましく、より好ましくは５〜１５重量部である。

本発明のゴム組成物には、上記の各成分の他に、オイル、亜鉛華、ステアリン酸、老化防止剤、ワックス、加硫剤、加硫促進剤など、タイヤのトレッド用ゴム組成物において一般に使用される各種添加剤を配合することができる。該ゴム組成物は、通常のバンバリーミキサーやニーダーなどのゴム用混練機を用いて、常法に従い混練することで調製される。

以上よりなる本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、空気入りラジアルタイヤの接地面を構成するトレッドゴムのためのゴム組成物として用いられ、常法に従い加硫成形することにより、トレッド部を形成することができる。空気入りタイヤのトレッド部には、キャップゴムとベースゴムとの２層構造からなるものと、両者が一体の単層構造のものがあるが、本発明では、接地面を構成するゴムに上記ゴム組成物が用いられる。すなわち、単層構造のものであれば、当該トレッドゴムが上記ゴム組成物からなり、２層構造のものであれば、キャップゴムが上記ゴム組成物からなる。

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。

バンバリーミキサーを使用し、下記表１，２に示す配合に従い、実施例及び比較例の各ゴム組成物を調製した。表１，２中の各配合物の詳細は以下の通りである。

・ＳＢＲ：旭化成株式会社製「タフデン４８５０」（ガラス転移点Ｔｇ＝−２５℃、スチレン含有量＝３９重量％、ビニル含有量＝３４重量％、５０ｐｈｒ油展）
・カーボンブラック：三菱化学株式会社製「ＵＸ１０」（ＳＡＦ）、
・シリカ：東ソー・シリカ株式会社製「ニップシールＡＱ」、
・オイル：株式会社ジャパンエナジー製「プロセスＮＣ１４０」、
・シランカップリング剤：デグサ社製「Ｓｉ６９」。

・クマロン系樹脂１：神戸油化学株式会社製「プロセスレジン６０」（軟化点６０℃）、
・マレイン酸樹脂：ハリマ化成株式会社製「ハリマック１４５Ｐ」（軟化点１３９℃）、
・Ｃ５系石油樹脂：ＥＸＸＯＮ製「エスコレッツ１１０２」（軟化点９４〜１０４℃）、
・Ｃ９系石油樹脂：新日本石油化学株式会社製「日石ネオポリマー１００」（軟化点１００℃）、
・クマロン系樹脂２：新日鐵化学株式会社製「エスクロンＧ９０」（軟化点９０℃）。

・エポキシ樹脂：荒川化学工業株式会社製「コンポセランＥ１０２」、
・レゾルシン縮合物：レゾルシン−アルキルフェノール−ホルマリン樹脂、田岡化学工業株式会社製「スミカノール６２０」。

・加硫促進剤ＤＭ：三新化学工業株式会社製「サンセラーＤＭ−Ｇ」、
・加硫促進剤ＣＺ：住友化学株式会社製「ソクシノールＣＺ」、
・硫黄：鶴見化学株式会社製「粉末硫黄」。

各ゴム組成物には、共通配合として、ジエン系ゴム成分１００重量部に対し、ステアリン酸（花王株式会社製「ルナックＳ２０」）２重量部、亜鉛華（三井金属鉱業株式会社製「亜鉛華１種」）３重量部、老化防止剤（住友化学工業株式会社製「アンチゲン６Ｃ」）２重量部、ワックス（大内新興化学工業株式会社製「サンノックＮ」）２重量部を配合した。

各ゴム組成物について、ムーニー粘度を測定するとともに、１６０℃で３０分間加硫した所定形状の試験片を用いて、硬度、損失正接ｔａｎδと耐摩耗性を測定した。各測定方法は以下の通りである。

・硬度：ＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠して２３℃でのゴム硬度（デュロメータＡタイプ）を測定し、比較例１の値を１００とした指数で表示した。指数が大きいほど、硬度が高いことを示す。

・ムーニー粘度：ＪＩＳ Ｋ６３００に準拠して、１００℃での未加硫ゴム組成物のムーニー粘度（ＭＬ１＋４）を測定し、粘度の逆数について比較例１の値を１００とした指数で表示した。指数が大きいほど、粘度が低く工程性に優れることを示す。

・ｔａｎδ：東洋精機製粘弾性試験機を用いて、静歪み１０％、動歪み±１％、周波数１０Ｈｚ、温度１００℃の条件下でｔａｎδを測定し、比較例１の値を１００とした指数で表示した。指数が大きいほど、１００℃でのｔａｎδが大きく、従って、乾燥路面でのグリップ性に優れることを示す。

・耐摩耗性：ＪＩＳ Ｋ６２６４に準拠したランボーン摩耗試験（スリップ率３０％、負荷荷重４０Ｎ、落砂量２０ｇ／分）により摩耗減量を測定し、摩耗減量の逆数について比較例１の値を１００とした指数で表示した。値が大きいほど、耐摩耗性に優れる。

結果は表１，２に示す通りであり、コントロールである比較例１に対し、粘着性樹脂を配合した比較例２では乾燥路面でのグリップ性は向上したものの、硬度の低下がみられた。硬度低下を改良するために、カーボンブラックを増量した比較例３では、粘度上昇による工程性の悪化が見られ、また耐摩耗性が悪化した。オイルを減量した比較例４では、グリップ性が低下した。硫黄を増量した比較例５では、グリップ性と耐摩耗性が大幅に悪化した。

粘着性樹脂とレゾルシン縮合物を併用したものの、粘着性樹脂の軟化点が低すぎる比較例６では、グリップ性の改良効果が得られず、逆に粘着性樹脂の軟化点が高すぎる比較例７では、グリップ性の改良効果が不十分であり、また耐摩耗性にも劣っていた。

レゾルシン縮合物の代わりに硬化樹脂としてエポキシ樹脂を用いた比較例８では、グリップ性の改良効果が不十分であり、また耐摩耗性にも劣っていた。粘着性樹脂を配合せずにレゾルシン縮合物を配合した比較例９では、粘度上昇により工程性が悪化し、またグリップ性の改良効果も不十分であった。レゾルシン縮合物の配合量が多すぎる比較例１０では、粘度が上昇して工程性に劣り、また耐摩耗性も悪化した。

これに対し、所定の軟化点を持つ粘着性樹脂とレゾルシン縮合物とを所定量併用した実施例１〜５であると、粘着性樹脂を配合したことによる硬度低下分をレゾルシン縮合物で補うことができた。また、レゾルシン縮合物を配合することで、乾燥路面でのグリップ性の更なる改良効果が得られた。しかも、比較例１に対して粘度上昇による工程性の悪化も伴うことなく、また、耐摩耗性の悪化も抑えられていた。

本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、乗用車、ライトトラック、トラック・バス等の各種空気入りタイヤに用いることができる。

Claims (4)

1. スチレンブタジエンゴムを含むジエン系ゴム成分１００重量部に対して、軟化点８０〜１２０℃の粘着性樹脂１〜５０重量部と、レゾルシン縮合物０．５〜８重量部と、含有するタイヤトレッド用ゴム組成物。
2. 前記粘着性樹脂が、脂肪族系石油樹脂、芳香族系石油樹脂、脂肪族／芳香族共重合系石油樹脂、クマロン系樹脂、テルペン系樹脂、フェノール系樹脂及びロジン系樹脂からなる群より選択される少なくとも１種である、請求項１記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
3. 前記レゾルシン縮合物が、レゾルシン−アルキルフェノール−ホルマリン樹脂である、請求項１又は２記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のゴム組成物を、タイヤ接地面を構成するトレッドゴムに用いてなる空気入りタイヤ。