JP2011111489A

JP2011111489A - タイヤトレッド用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤ

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Publication number: JP2011111489A
Application number: JP2009267399A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Takizawa; 陽一瀧澤; Shuichi Nakano; 秀一中野
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2009-11-25
Filing date: 2009-11-25
Publication date: 2011-06-09
Anticipated expiration: 2029-11-25
Also published as: JP5617225B2

Abstract

【課題】高いグリップ性能および操縦安定性を有し、かつ耐摩耗性に優れるタイヤトレッド用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】Ｔｇが−３５〜０℃のスチレン−ブタジエン共重合体ゴム６０〜９０質量部および天然ゴム１０〜４０質量部からなるジエン系ゴム１００質量部に対し、数平均分子量が２０００〜１００００である低分子量スチレン−ブタジエン共重合体を１０〜８０質量部、軟化点が１２５〜１７０℃のテルペンフェノール樹脂を１０〜５０質量部、カーボンブラックを７０〜１３０質量部、および軟化剤および／または可塑剤を１５〜８０質量部配合してなることを特徴とするタイヤトレッド用ゴム組成物と、該ゴム組成物をトレッド（３）に使用した空気入りタイヤ。
【選択図】図１

Description

本発明は、タイヤトレッド用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤに関するものであり、詳しくは、高いグリップ性能および操縦安定性を有し、かつ耐摩耗性に優れるタイヤトレッド用ゴム組成物およ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、競技用タイヤでは、走行初期からグリップ性能が高く、さらにトレッドが発熱した後にも高いグリップ性能を維持することが求められている。また、耐摩耗性との両立も重要である。
グリップ性能を高めるために、高Ｔｇのスチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）に高軟化点の粘着性付与樹脂を配合したり、低分子量のスチレン−ブタジエン共重合体を配合する技術が知られている。しかしながら、走行初期のグリップ性能は今だ不充分である。また、耐摩耗性も劣り、充分なグリップ性能および操縦安定性の持続性が得られないという問題点があった。

下記特許文献１には、（ａ）スチレン含有量が２０〜６０重量％であるスチレン−ブタジエン共重合体ゴムを６０重量％以上含有するゴム成分１００重量部に対して、（ｂ）スチレン含有量が１０〜７０重量％、および重量平均分子量が２０００〜５００００である低分子量スチレン−ブタジエン共重合体５〜２００重量部、（ｃ）軟化点が５０〜１５０℃である樹脂２〜５０重量部、ならびに（ｄ）軟化剤および／または可塑剤１〜１０重量部からなるタイヤトレッド用ゴム組成物が開示されている。しかしながら特許文献１に開示された技術では、上記の従来の問題点、すなわち走行初期を含めたグリップ性能、操縦安定性、耐摩耗性を高次元で維持することはできない。

特開２００５−１５４６９６号公報

したがって本発明の目的は、高いグリップ性能および操縦安定性を有し、かつ耐摩耗性に優れるタイヤトレッド用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤを提供することにある。

本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、特定のジエン系ゴムの組み合わせに対し、低分子量スチレン−ブタジエン共重合体の特定量、特定軟化点を有するテルペンフェノール樹脂の特定量、カーボンブラックの特定量、および、軟化剤および／または可塑剤の特定量を配合することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成することができた。
すなわち本発明は以下のとおりである。
１．Ｔｇが−３５〜０℃のスチレン−ブタジエン共重合体ゴム６０〜９０質量部および天然ゴム１０〜４０質量部からなるジエン系ゴム１００質量部に対し、
数平均分子量が２０００〜１００００である低分子量スチレン−ブタジエン共重合体を１０〜８０質量部、
軟化点が１２５〜１７０℃のテルペンフェノール樹脂を１０〜５０質量部、
カーボンブラックを７０〜１３０質量部、および
軟化剤および／または可塑剤を１５〜８０質量部
配合してなることを特徴とするタイヤトレッド用ゴム組成物。
２．前記１に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物をトレッドに使用した空気入りタイヤ。

本発明によれば、特定のジエン系ゴムの組み合わせに対し、低分子量スチレン−ブタジエン共重合体の特定量、特定軟化点を有するテルペンフェノール樹脂の特定量、カーボンブラックの特定量、および、軟化剤および／または可塑剤の特定量を配合することにより、走行初期から高いグリップ性能および操縦安定性を有し、かつ耐摩耗性に優れるタイヤトレッド用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤを提供することができる。

空気入りタイヤの一例の部分断面図である。

以下、本発明をさらに詳細に説明する。

図１は、本発明における空気入りタイヤの一例の部分断面図である。
図１において、空気入りタイヤは左右一対のビード部１およびサイドウォール２と、両サイドウォール２に連なるトレッド３からなり、ビード部１、１間に繊維コードが埋設されたカーカス層４が装架され、カーカス層４の端部がビードコア５およびビードフィラー６の廻りにタイヤ内側から外側に折り返されて巻き上げられている。また、トレッド３においては、カーカス層４の外側に、ベルト層７がタイヤ１周に亘って配置されている。
以下に説明する本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、とくにトレッド３に有用である。

（ジエン系ゴム）
本発明で使用されるジエン系ゴム成分は、ガラス転移温度Ｔｇが−３５〜０℃のスチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）６０〜９０質量部および天然ゴム（ＮＲ）１０〜４０質量部から構成される。
ＳＢＲのＴｇが−３５℃未満であると、トレッドが発熱した後、充分なグリップ性能が得られない。逆に０℃を超えると、走行初期のグリップ性能が悪化し、好ましくない。
ＮＲの配合量が１０質量部未満であると、走行初期のグリップ性能および耐摩耗性が悪化する。逆にＮＲの配合量が４０質量部を超えると、トレッドが発熱した後のグリップ性能が悪化する。
なお、ＳＢＲおよびＮＲのさらに好ましい配合量は、ＳＢＲ６５〜８５質量部、ＮＲ１５〜３５質量部である。

（低分子量スチレン−ブタジエン共重合体）
本発明で使用される低分子量スチレン−ブタジエン共重合体は、数平均分子量（Ｍｎ）が２０００〜１００００である。低分子量スチレン−ブタジエン共重合体のＭｎが２０００未満であると、耐摩耗性が悪化する。逆に１００００を超えると、グリップ性能が悪化する。さらに好ましいＭｎは、３０００〜９０００である。
なお本発明におけるＭｎは、ＧＰＣ法により測定された値である。
また、低分子量スチレン−ブタジエン共重合体のスチレン含有量は、１０〜５０重量％が好ましい。

（テルペンフェノール樹脂）
本発明で使用されるテルペンフェノール樹脂は、テルペン化合物とフェノール類とを反応させて得られるものであり、公知のものから適宜選択することができる。また本発明において、テルペンフェノール樹脂の軟化点は１２５〜１７０℃である必要がある。軟化点が１２５℃未満では走行初期、ならびに連続走行時において充分なグリップ性能が得られず、また耐摩耗性が悪化する。逆に１７０℃を超えると、走行初期のグリップ性能が悪化する。
さらに好ましい軟化点は、１３０〜１６５℃である。

（充填剤）
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、各種充填剤を配合することができる。充填剤としてはとくに制限されず、用途により適宜選択すればよいが、例えばカーボンブラック、無機充填剤等が挙げられる。無機充填剤としては、例えばシリカ、クレー、タルク、炭酸カルシウム等を挙げることができる。本発明では充填剤としてカーボンブラックを必須成分とする。なお、本発明の効果の点から、カーボンブラックの窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）（注：ＪＩＳＫ６２１７−２に準拠して測定）は、１２０〜４００ｍ²／ｇであるのが好ましい。

（軟化剤および／または可塑剤）
本発明で使用される軟化剤としては、タイヤ用ゴム組成物に一般的に使用されているものであればよい。例えば、石油系軟化剤、コールタール系軟化剤、脂肪油系軟化剤等が挙げられる。また、本発明で使用される可塑剤においても、タイヤ用ゴム組成物に一般的に使用されているものであればよく、例えばエステル系可塑剤等が挙げられる。なお、ジエン系ゴム成分が油展されている場合は、そこに含まれる伸展油は、本発明における軟化剤および／または可塑剤に含まれるものとする。

（タイヤトレッド用ゴム組成物の配合割合）
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、Ｔｇが−３５〜０℃のＳＢＲ６０〜９０質量部およびＮＲ１０〜４０質量部からなるジエン系ゴム１００質量部に対し、
数平均分子量が２０００〜１００００である低分子量スチレン−ブタジエン共重合体を１０〜８０質量部、
軟化点が１２５〜１７０℃のテルペンフェノール樹脂を１０〜５０質量部、
カーボンブラックを７０〜１３０質量部、および
軟化剤および／または可塑剤を１５〜８０質量部
配合してなることを特徴とする。

低分子量スチレン−ブタジエン共重合体の配合量が１０質量部未満であると、グリップ性能の向上効果が得られない。逆に８０質量部を超えると、混合機等への密着のため、混合加工性が悪化し、また走行初期のグリップ性能、耐摩耗性が悪化し好ましくない。
テルペンフェノール樹脂の配合量が１０質量部未満であると、グリップ性能の向上効果が得られない。逆に５０質量部を超えると、混合機等への密着のため、混合加工性が悪化し、また走行初期のグリップ性能が悪化するので好ましくない。
カーボンブラックの配合量が７０質量部未満であると、発熱性が低下し、グリップ性能が悪化するので好ましくない。逆に１３０質量部を超えると、走行初期のグリップ性能および耐摩耗性が悪化する。
軟化剤および／または可塑剤が１５質量部未満であると、走行初期およびトレッドが発熱した後のグリップ性能が悪化する。逆に８０質量部を超えると、走行初期およびトレッドが発熱した後のグリップ性能と耐摩耗性がいずれも悪化する。

低分子量スチレン−ブタジエン共重合体のさらに好ましい上記配合量は、１５〜７５質量部である。
テルペンフェノール樹脂のさらに好ましい上記配合量は、１５〜４５質量部である。
カーボンブラックのさらに好ましい上記配合量は、８０〜１２０質量部である。
軟化剤および／または可塑剤のさらに好ましい上記配合量は、２０〜７５質量部である。

本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物には、前記した成分に加えて、加硫又は架橋剤、加硫又は架橋促進剤、老化防止剤などのタイヤトレッド用ゴム組成物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。

また本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は従来の空気入りタイヤの製造方法に従って空気入りタイヤを製造するのに使用することができる。

以下、本発明を実施例および比較例によりさらに説明するが、本発明は下記例に制限されるものではない。

実施例１〜６および比較例１〜１２
サンプルの調製
表１および２に示す配合（質量部）において、加硫促進剤および硫黄を除く成分を５５リットルのニーダーで１５分間混練した後、ミキサー外に放出させて室温冷却した。続いて、該組成物を同ニーダーに再度入れ、加硫促進剤および硫黄を加えて混練し、タイヤトレッド用ゴム組成物を得た。

グリップ性能
上記のように調製された各種ゴム組成物をトレッドに用いた１９５／５５Ｒ１５サイズの試験タイヤを作製した。次に、試験タイヤを４輪車両の４輪に装着し、１周２．２ｋｍのサーキットを可能限界スピードで１０周連続走行した。
前半グリップ性：高速走行の際の走行初期のグリップ性能を評価するため、最初の１〜３周の周回タイムの平均値を求め、比較例１のゴム組成物をトレッドに使用したタイヤで得られた最初の１〜３周の周回タイムの平均値を対照基準とした場合に、以下のように５段階で評価した：
５：対照基準に対して０．５秒以上速い場合、
４：対照基準に対して０．２秒以上０．５秒未満速い場合、
３：対照基準に対して±０．２秒未満である場合、
２：対照基準に対して０．２秒以上０．５秒未満遅い場合、
１：対照基準に対して０．５秒以上遅い場合。
後半グリップ性：高速走行の際のグリップ性能の変化を評価するため、上記の１０周の走行のうちの最後の８〜１０周の周回タイムの平均値を求め、比較例１のゴム組成物をトレッドに使用したタイヤで得られた最後の８〜１０周の周回タイムの平均値を対照基準とした場合に、以下のように５段階で評価した：
５：対照基準に対して０．５秒以上速い場合、
４：対照基準に対して０．２秒以上０．５秒未満速い場合、
３：対照基準に対して±０．２秒未満である場合、
２：対照基準に対して０．２秒以上０．５秒未満遅い場合、
１：対照基準に対して０．５秒以上遅い場合。

耐摩耗性：上記のようにして得られたタイヤトレッド用ゴム組成物を所定の金型中で１６０℃で２０分間プレス加硫して加硫ゴム試験片を調製した。得られた加硫ゴム試験片について、ＪＩＳＫ６２６４に準拠して、ＦＥＲＲＹＭＡＣＨＩＮＥＣＯ．製ピコ摩耗試験機を用いて耐摩耗性を測定した。測定結果は、比較例１を１００として指数表示した。この数値が大きいほど耐摩耗性に優れていることを示す。
結果を表１および２に併せて示す。

＊１：ＮＲ（ＲＳＳ＃３）
＊２：ＳＢＲ−１（旭化成ケミカルズ（株）製タフデン2330、Ｔｇ＝−４６℃、油展量＝ＳＢＲ１００質量部に対し３７．５質量部）
＊３：ＳＢＲ−２（旭化成ケミカルズ（株）製タフデン3335、Ｔｇ＝−２８℃、油展量＝ＳＢＲ１００質量部に対し３７．５質量部）
＊４：ＳＢＲ−３（日本ゼオン（株）製Nipol NS116、Ｔｇ＝−２２℃、非油展）
＊５：カーボンブラック（三菱化学（株）製ダイヤブラックＡ、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）＝１４２ｍ²／ｇ）
＊６：低分子量スチレン−ブタジエン共重合体（サートマー社製RICON100、Ｍｎ＝４５００、スチレン含有量２５質量％）
＊７：芳香族変性テルペン樹脂（ヤスハラケミカル（株）製ＹＳレジンＴＯ１１５、軟化点＝１１５±５℃）
＊８：テルペンフェノール樹脂−１（ヤスハラケミカル（株）製ＹＳポリスターＴ１１５、軟化点＝１１５±５℃）
＊９：テルペンフェノール樹脂−２（ヤスハラケミカル（株）製ＹＳポリスターＴ１３０、軟化点＝１３０±５℃）
＊１０：テルペンフェノール樹脂−３（ヤスハラケミカル（株）製ＹＳポリスターＴ１６０、軟化点＝１６０±５℃）
＊１１：オイル（昭和シェル石油（株）製エキストラクト４号Ｓ）
＊１２：可塑剤（フェロ社製サンチサイザー２６１Ａ、フタル酸アルキル（Ｃ_７−９）ベンジル）
＊１３：老化防止剤（フレキシス製サントフレックス６ＰＰＤ）
＊１４：酸化亜鉛（正同化学工業（株）製酸化亜鉛３種）
＊１５：ステアリン酸（日油（株）製ビーズステアリン酸）
＊１６：加硫促進剤（大内新興化学工業（株）製ノクセラーＣＺ−Ｇ）
＊１７：硫黄（鶴見化学工業（株）製金華印油入微粉硫黄）

上記の表１および２から明らかなように、実施例１〜６で調製されたタイヤトレッド用ゴム組成物は、特定のジエン系ゴムの組み合わせに対し、低分子量スチレン−ブタジエン共重合体の特定量、特定軟化点を有するテルペンフェノール樹脂の特定量、カーボンブラックの特定量、および、軟化剤および／または可塑剤の特定量を配合しているので、従来の代表的な比較例１のゴム組成物に対し、走行初期を含めた高いグリップ性能および操縦安定性を有し、かつ耐摩耗性に優れる結果となった。
これに対し、比較例２は、ＮＲ、テルペンフェノール樹脂および低分子量スチレン−ブタジエン共重合体を配合せず、軟化剤および／または可塑剤の配合量も本発明で規定する上限を超えているので、走行初期のグリップ性能が悪化し、耐摩耗性も悪化する結果となった。
比較例３は、ＮＲおよびテルペンフェノール樹脂を配合していないので、走行初期のグリップ性能が悪化し、耐摩耗性も悪化する結果となった。
比較例４は、ＮＲを配合せず、テルペンフェノール樹脂の替わりに芳香族変性テルペン樹脂を配合しているので、走行初期のグリップ性能が悪化し、耐摩耗性も悪化する結果となった。
比較例５は、ＮＲを配合せず、軟化点が１１５℃のテルペンフェノール樹脂を配合しているので、走行初期のグリップ性能が悪化し、耐摩耗性も悪化する結果となった。
比較例６は、ＮＲを配合していないので、走行初期のグリップ性能が悪化し、耐摩耗性の改善も見られなかった。
比較例７は、低分子量スチレン−ブタジエン共重合体の配合量が本発明で規定する上限を超えているので、走行初期のグリップ性能および耐摩耗性が悪化した。
比較例８は、軟化剤および／または可塑剤の配合量が本発明で規定する下限未満であるので、走行初期およびトレッドが発熱した後のグリップ性能が悪化した。
比較例９は、カーボンブラックの配合量が本発明で規定する上限を超えているので、走行初期のグリップ性能が悪化し、耐摩耗性も悪化する結果となった。
比較例１０は、軟化剤および／または可塑剤の配合量が本発明で規定する上限を超えているので、トレッドが発熱した後のグリップ性能が悪化し、耐摩耗性も悪化する結果となった。
比較例１１は、ＮＲの配合量が本発明の規定する上限を超えているので、トレッドが発熱した後のグリップ性能が悪化した。
比較例１２は、低分子量スチレン−ブタジエン共重合体を配合していないので、走行初期のグリップ性能およびトレッドが発熱した後のグリップ性能が悪化した。

１ビード部
２サイドウォール
３トレッド
４カーカス層
５ビードコア
６ビードフィラー
７ベルト層

Claims

ガラス転移点Ｔｇが−３５〜０℃のスチレン−ブタジエン共重合体ゴム６０〜９０質量部および天然ゴム１０〜４０質量部からなるジエン系ゴム１００質量部に対し、
数平均分子量が２０００〜１００００である低分子量スチレン−ブタジエン共重合体を１０〜８０質量部、
軟化点が１２５〜１７０℃のテルペンフェノール樹脂を１０〜５０質量部、
カーボンブラックを７０〜１３０質量部、および
軟化剤および／または可塑剤を１５〜８０質量部
配合してなることを特徴とするタイヤトレッド用ゴム組成物。
請求項１に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物をトレッドに使用した空気入りタイヤ。