JP2018030993A - タイヤ - Google Patents

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隆行 永瀬
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Abstract

【課題】初期の低温操縦安定性および高温操縦安定性を維持しながら、経時後の低温操縦安定性および高温操縦安定性に優れるタイヤを提供することを目的とする。
【解決手段】ゴム成分100質量部に対し、5〜50質量部の粘着樹脂および5〜50質量部のキシレン系低温可塑剤を含有するゴム組成物により構成されたトレッドを有するタイヤ。
【選択図】なし

Description

本発明は、所定のゴム組成物により構成されたトレッドを有するタイヤに関する。
タイヤのトレッドには、幅広い気温、路面温度において優れた操縦安定性(操縦安定性能)を保つことが望まれている。すなわち、冬場の低温の路面から、夏場の高温の路面まで安定した操縦安定性(優れた操縦安定性の温度依存性)を保つことが望まれている。
従来、高温路面での操縦安定性を向上させるために、トレッド用ゴム組成物に軟化剤としてオイルに加え、液状ポリマーを配合する試みや、レジンを配合する手法が適用されている。一方、低温路面での操縦安定性を向上させるために、低温軟化剤を配合する方法が検討されている。
しかしながら、低温路面での性能向上を目的に配合する低温軟化剤はオイルと比較すると、隣接部材への移行や揮発により含有量が減少しやすく、その結果、ゴムが硬化し、操縦安定性が低下しやすいという問題がある。
特許文献1には、所定の樹脂と軟化剤とを含有するトレッド用ゴム組成物が記載されているが、操縦安定性の温度依存性については考慮されていない。
特開2012−162620号公報
本発明は、初期の低温操縦安定性および高温操縦安定性を維持しながら、経時後の低温操縦安定性および高温操縦安定性に優れるタイヤを提供することを目的とする。
本発明は、ゴム成分100質量部に対し、5〜50質量部の粘着樹脂および5〜50質量部のキシレン系低温可塑剤を含有する軟化剤
を含有するゴム組成物により構成されたトレッドを有するタイヤに関する。
軟化剤中の粘着樹脂の含有量が70質量%以下であることが好ましい。
キシレン系低温可塑剤に対する粘着樹脂の含有量(粘着樹脂/キシレン系低温可塑剤)が、0.5〜5.0であることが好ましい。
粘着樹脂の軟化点が50〜170℃であることが好ましい。
粘着樹脂が、フェノール、クマロン−インデン、テルペン、アクリル、スチレン構造を有する樹脂であることが好ましい。
キシレン系低温可塑剤の75℃における粘度が5000mPa/s以下であり、OH価が10〜50mgKOH/gであることが好ましい。
ゴム成分100質量部に対し、5〜50質量部の粘着樹脂および5〜50質量部のキシレン系低温可塑剤を含有する軟化剤を含有するゴム組成物により構成されたトレッドを有する本発明のタイヤは、初期の低温操縦安定性および高温操縦安定性を維持しながら、経時後の低温操縦安定性および高温操縦安定性に優れるタイヤである。
本発明のタイヤはゴム成分100質量部に対し、5〜50質量部の粘着樹脂および5〜50質量部のキシレン系低温可塑剤を含有する軟化剤を含有するゴム組成物により構成されたトレッドを有する。
所定量の粘着樹脂およびキシレン系低温可塑剤を含有することにより、製造工程における負荷を増加させずに、経時後の低温操縦安定性および高温操縦安定性を向上させることできる。
粘着樹脂としては、芳香族系石油樹脂などの従来タイヤ用ゴム組成物で慣用される粘着樹脂が挙げられる。芳香族石油樹脂としては例えば、フェノール構造を有するフェノール系樹脂、クマロン−インデン構造を有するクマロンインデン樹脂、テルペン構造を有するテルペン樹脂、スチレン構造を有するスチレン樹脂、アクリル構造を有するアクリル樹脂、ロジン樹脂、ジシクロペンタジエン樹脂(DCPD樹脂)などが挙げられる。フェノール系樹脂としては例えばコレシン(BASF社製)、タッキロール(田岡化学工業(株)製)などが挙げられる。クマロンインデン樹脂としては例えばエスクロン(新日鐵化学(株)製)、ネオポリマー(新日本石油化学(株)製)などが挙げられる。スチレン樹脂としては例えばSylvatraxx 4401 (Arizona chemical社製)などが挙げられる。テルペン樹脂としては例えばTR7125(Arizona chemical社製)、TO125(ヤスハラケミカル(株)製)などが挙げられる。
粘着樹脂の軟化点は、好ましくは50℃以上、より好ましくは60℃以上である。また、粘着樹脂の軟化点は、好ましくは170℃以下、より好ましくは160℃以下である。
これらの粘着樹脂は単独で用いてもよいが、併用することもできる。特に、低軟化点粘着樹脂および高軟化点粘着樹脂を併用することがより好ましい。軟化点の異なる粘着樹脂を配合することにより、より幅広い温度での操縦安定性能を改善できる。
低軟化点粘着樹脂の軟化点は、好ましくは50℃以上、より好ましくは60℃以上である。また、低軟化点粘着樹脂の軟化点は、好ましくは110℃以下、より好ましくは100℃以下である。低軟化点樹脂としては、軟化点が上記範囲内の樹脂であれば特に限定されない。
高軟化点粘着樹脂の軟化点は、好ましくは110℃超、より好ましくは120℃以上である。また、高軟化点粘着樹脂の軟化点は、分散性の観点から、好ましくは170℃以下、より好ましくは160℃以下である。高軟化点樹脂としては、軟化点が上記範囲内の樹脂であれば特に限定されない。
粘着樹脂のゴム成分100質量部に対する含有量は、5質量部以上であり、10質量部以上が好ましく、20質量部以上がより好ましい。また、粘着樹脂の含有量は50質量部以下であり、40質量部以下が好ましく、30質量部以下がより好ましい。50質量部を超える場合は、粘着樹脂の分散性が不充分となり、破壊特性が低下する恐れがある。
さらに、キシレン系低温可塑剤を含有することにより粘着樹脂の添加による低温操縦安定性の低下を改善し幅広い温度領域での操縦安定性を高次元に向上することが可能となる。特にキシレン系低温可塑剤とすることでジエン系ゴムに対する相溶性が高くなり、経時変化が小さくなると考えられる。キシレン系低温可塑剤は、1種または2種以上を使用することができる。
キシレン系低温可塑剤の粘度は得に限定されないが、低温操縦安定性の観点から、75℃において5000mPa・s以下であることが好ましく、より好ましくは2000mPa・s以下である。なお、粘度の下限は特に限定されない。
キシレン系低温可塑剤のOH価は得に限定されないが、粘着グリップ性能の観点から、10mgKOH/g以上であることが好ましく、より好ましくは15mgKOH/g以上である。また、ゴム成分との相溶性の観点から、50mgKOH/g以下であることが好ましく、より好ましくは40mgKOH/g以下である。
キシレン系低温可塑剤のゴム成分100質量部に対する含有量は、5質量部以上であり、10質量部以上が好ましく、15質量部以上がより好ましい。5質量部未満の場合は、充分な低温可塑性が得られない恐れがある。また、キシレン系低温可塑剤の含有量は50質量部以下であり、40質量部以下が好ましく、30質量部以下がより好ましい。50質量部を超える場合は、破壊特性が大きく低下する恐れがある。
キシレン系低温可塑剤に対する粘着樹脂の含有量(粘着樹脂/キシレン系低温可塑剤)は、高温操縦安定性の観点から0.5以上が好ましく、1.0以上がより好ましい。また、キシレン系低温可塑剤に対する粘着樹脂の含有量は、高温操縦安定性の観点から5.0以下が好ましく、4.0以下がより好ましい。
ゴム成分としては、例えば、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)などのイソプレン系ゴム、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ブタジエンゴム(SIBR)、エチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)、クロロプレンゴム(CR)、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)、ブチルゴム(IIR)等のジエン系ゴムが挙げられる。ゴム成分は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。なかでも、操縦安定性および耐摩耗性がバランスよく得られるという理由からNR、IR、BR、SBRが好ましく、SBR、BRがより好ましい。
SBRとしては、特に限定されず、例えば、乳化重合スチレンブタジエンゴム(E−SBR)、溶液重合スチレンブタジエンゴム(S−SBR)等を使用できる。
SBRのスチレン含有量は、操縦安定性の観点から、好ましくは20質量%以上、より好ましくは25質量%以上である。また、上記スチレン含有量は、耐摩耗性および操縦安定性の観点から、好ましくは60質量%以下、より好ましくは50質量%以下である。なお、本発明において、SBRのスチレン含有量は、H1−NMR測定により算出される。
SBRを含有する場合のゴム成分100質量%中のSBRの含有量は、耐熱性、操縦安定性、耐摩耗性の観点から、好ましくは10質量%以上、より好ましくは15質量%以上、更に好ましくは60質量%以上である。また、SBRの含有量の上限は特に限定されず、100質量%でもよい。
本発明に係るゴム組成物は、前記成分以外にも、ゴム組成物の製造に一般的に使用される配合剤、例えば、前記の粘着樹脂およびキシレン系低温可塑剤以外の軟化剤、補強用充填剤、カップリング剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、パルミチン酸、ラウリン酸、脂肪酸亜鉛石けん、老化防止剤、ワックス、加硫剤、加硫促進剤などを適宜含有することができる。
前記の粘着樹脂およびキシレン系低温可塑剤以外の軟化剤を含有することが、より初期の操縦安定性および経時後の操縦安定性を向上させることができるという理由から好ましい。粘着樹脂およびキシレン系低温可塑剤以外の軟化剤としては、特に限定されないが、オイル、液状ジエン系重合体などが挙げられる。
オイルとしては、例えば、パラフィン系、アロマ系、ナフテン系プロセスオイルなどのプロセスオイルが挙げられる。
オイルを配合する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、含有することによる効果が充分に得られるという理由から、好ましくは15質量部以上、より好ましくは30質量部以上である。また、耐摩耗性の観点から、該含有量は、好ましくは85質量部以下、より好ましくは75質量部以下である。なお、本明細書において、オイルの含有量には、油展ゴムに含まれるオイル量も含まれる。
液状ジエン系重合体としては、液状スチレンブタジエン共重合体(液状SBR)、液状ブタジエン重合体(液状BR)、液状イソプレン重合体(液状IR)、液状スチレンイソプレン共重合体(液状SIR)などが挙げられる。なかでも、耐摩耗性と走行中の安定した操縦安定性能がバランスよく得られるという理由から、液状SBRが好ましい。なお、本明細書における液状ジエン系重合体は、常温(25℃)で液体状態のジエン系重合体である。
液状ジエン系重合体のゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)で測定したポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)は、耐摩耗性、破壊特性、耐久性の観点から、1.0×103以上が好ましく、3.0×103以上がより好ましい。また、生産性の観点から2.0×105以下が好ましく、1.5×104以下がより好ましい。なお、本明細書における液状ジエン系重合体のMwは、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)で測定したポリスチレン換算値である。
液状ジエン系重合体を含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、操縦安定性の観点から、好ましくは10質量部以上、より好ましくは15質量部以上である。また、耐摩耗性の観点から、好ましくは80質量部以下、より好ましくは50質量部以下である。
軟化剤のゴム成分100質量部に対する含有量は、好ましくは10〜250質量部、より好ましくは15〜200質量部、更に好ましくは20〜100質量部である。上記含有量が上記範囲内であると、本発明の効果がより好適に得られる。なお、本明細書における軟化剤の含有量とは、粘着樹脂、キシレン系低温可塑剤、オイルおよび液状ジエン系重合体の合計含有量とする。
また、軟化剤中の粘着樹脂の含有量は、低温路面での操縦安定性の観点から70%以下を占めることが好ましく、より好ましくは50%以下である。また、配合することによる効果が充分に発揮されるという観点から、軟化剤中の5%以上を占めることが好ましく、より好ましくは10%以上である。
本発明に係るゴム組成物は、耐摩耗性の観点からカーボンブラックを含むことが好ましい。カーボンブラックとしては、例えば、オイルファーネス法により製造されたカーボンブラックなどが挙げられ、2種類以上のコロイダル特性の異なるものを併用してもよい。具体的にはGPF、HAF、ISAF、SAFなどが挙げられるが、なかでも、SAFが好適である。
カーボンブラックのチッ素吸着比表面積(N2SA)は、操縦安定性の観点から、100m2/g以上が好ましく、105m2/g以上がより好ましく、110m2/g以上が更に好ましい。また、分散性の観点から、600m2/g以下が好ましく、250m2/g以下がより好ましく、180m2/g以下が更に好ましい。なお、カーボンブラックのチッ素吸着比表面積は、JIS K 6217−2:2001に準拠して求められる。
カーボンブラックのオイル吸収量(OAN)は、耐摩耗性の観点から、50ml/100g以上が好ましく、100ml/100g以上がより好ましい。また、グリップ性能の観点から、250ml/100g以下が好ましく、200ml/100g以下がより好ましく、135ml/100g以下がさらに好ましい。なお、カーボンブラックのOANは、JIS K6217−4 2008に準拠して測定される。
カーボンブラックを含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、耐摩耗性、操縦安定性の観点から、好ましくは5質量部以上、より好ましくは10質量部以上である。また、加工性の観点から、好ましくは200質量部以下、より好ましくは100質量部以下である。
補強用充填剤として、カーボンブラックを単独で用いることもできるが、カーボンブラックの他に、シリカ、炭酸カルシウム、アルミナ、クレー、タルクなど、従来タイヤ用ゴム組成物で慣用されるものも併用して使用することができる。なかでもウェット路面での性能が向上するという理由から、併用する補強用充填剤はシリカが好ましい。
シリカの窒素吸着比表面積(N2SA)は、ウェットグリップ性能、破断時伸び、耐摩耗性の観点から、好ましくは90m2/g以上、より好ましくは100m2/g以上、更に好ましくは150m2/g以上である。また、低燃費性、破断時伸び、耐摩耗性の観点から、好ましくは270m2/g以下、より好ましくは250m2/g以下である。なお、シリカのN2SAは、ASTM D3037−81に準じてBET法で測定される値である。
シリカとカーボンブラックを併用した際の合計含有量は、耐摩耗性および加工性の観点から、40〜200重量部が好ましい。
シリカとともにシランカップリング剤を併用することが好ましい。なかでも、アルコキシシラン系カップリング剤とメルカプト系シランカップリング剤が好ましい。アルコキシシラン系カップリング剤としては、Si266やSi69が挙げられる。メルカプト系シランカップリング剤としては、Si363、NXT−Z45が挙げられる。
酸化亜鉛としては、特に限定されず、タイヤなどのゴム分野で使用されているものなどが挙げられる。ここで、酸化亜鉛のなかでは、微粒子酸化亜鉛を好適に使用できる。具体的には、平均一次粒子径200nm以下の酸化亜鉛を使用することが好ましく、より好ましくは100nm以下である。該平均一次粒子径の下限は特に限定されないが、好ましくは20nm以上、より好ましくは30nm以上である。なお、酸化亜鉛の平均一次粒子径は、窒素吸着によるBET法により測定した比表面積から換算された平均粒子径(平均一次粒子径)を表す。
酸化亜鉛を配合する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、好ましくは0.5〜10質量部以下、より好ましくは1〜5質量部である。酸化亜鉛の含有量が上記範囲内であると、本発明の効果がより好適に得られる。
加硫剤として硫黄を含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、十分な加硫反応を確保し、良好なグリップ性能および耐摩耗性を得るという観点から、0.5質量部以上が好ましい。また、ブルーミングによる、グリップ性能および耐摩耗性の低下を抑制するという理由から、3質量部以下が好ましい。
加硫促進剤としては、スルフェンアミド系、チアゾール系、チウラム系、グアニジン系加硫促進剤などが挙げられ、なかでも、本発明では、チアゾール系、チウラム系加硫促進剤を好適に使用できる。
チアゾール系加硫促進剤としては、例えば、2−メルカプトベンゾチアゾール、2−メルカプトベンゾチアゾールのシクロヘキシルアミン塩、ジ−2−ベンゾチアゾリルジスルフィドなどが挙げられ、なかでも、ジ−2−ベンゾチアゾリルジスルフィドが好ましい。チウラム系加硫促進剤としては、テトラメチルチウラムジスルフィド(TMTD)、テトラベンジルチウラムジスルフィド(TBzTD)、テトラキス(2−エチルヘキシル)チウラムジスルフィド(TOT−N)などが挙げられ、なかでも、TOT−Nが好ましい。
加硫促進剤を配合する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、充分な加硫速度が得られ、良好な操縦安定性能、耐摩耗性が得られるという理由から、好ましくは1質量部以上、より好ましくは3質量部以上である。また、操縦安定性能、耐摩耗性の観点から、好ましくは15質量部以下、より好ましくは10質量部以下である。
本発明に係るゴム組成物は、一般的な方法で製造される。すなわち、バンバリーミキサーやニーダー、オープンロールなどで前記各成分を混練りし、その後加硫する方法等により製造できる。
本発明に係るゴム組成物は、初期の低温操縦安定性および高温操縦安定性を維持しながら、経時後の低温操縦安定性および高温操縦安定性に優れることから、タイヤのトレッド、特に高性能タイヤのトレッドに好適である。
本発明のタイヤは、前記ゴム組成物を用いて通常の方法で製造される。すなわち、前記成分を配合したゴム組成物を、未加硫の段階でトレッドの形状にあわせて押出し加工し、他のタイヤ部材とともに、タイヤ成型機上にて通常の方法で成形することにより、未加硫タイヤを形成する。この未加硫タイヤを加硫機中で加熱加圧することによりタイヤを得る。なお、本発明における高性能タイヤとは、操縦安定性(特に、乾燥路面での操縦安定性能)に特に優れたタイヤであり、競技車両に使用する競技用タイヤをも含む概念であり、該競技用タイヤは、レースなどの競技用タイヤ、特にドライ路面に使用される競技用ドライタイヤに好適に適用できる。
実施例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明は、これらのみに限定して解釈されるものではない。
実施例および比較例で使用した各種薬品について説明する。
SBR1:旭化成(株)製のタフデン4850(スチレン含有率:40質量%、ゴム固形分100質量部に対してオイル分50質量部含有)
SBR2:日本ゼオン(株)製のNS616(スチレン含有率:21質量%)
BR:宇部興産製のBR150B
カーボンブラック:キャボットジャパン(株)製 N134(N2SA:148m2/g、OAN:123ml/100g)
シリカ1:Rhodia社製のZeosil 1115Gr(N2SA:115m2/g)
シリカ2:Rhodia社製のZeosil 1165MP(N2SA:165m2/g)
シラン1:アルコキシシラン系 エボニック社 Si266(ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド)
シラン2:メルカプトシラン系 Momentive社 NXT−Z45
オイル:出光興産(株)製のダイアナプロセスAH−24
液状ジエン系重合体:(株)クラレ製のL−SBR−820(液状SBR、Mw:10000)
粘着樹脂1:日塗化学(株)製のクマロンG−90(クマロンインデン樹脂、軟化点:90℃)
粘着樹脂2:アリゾナケミカル製 SA85(スチレン系樹脂、軟化点:50〜60℃)
粘着樹脂3:アリゾナケミカル製 SYLVATARAXX4150(テルペン系樹脂、軟化点:70〜80℃)
粘着樹脂4:JX日鉱日石エネルギー(株)製の日石ネオポリマー140S(芳香族系石油樹脂、軟化点:140℃)
粘着樹脂5:日塗化学(株)製のV120(クマロンインデン樹脂、軟化点:120℃)
低温可塑剤1:大八化学工業(株)製のDOS(凝固点:−62℃、粘度:18mPa・s(25℃))
低温可塑剤2:大八化学工業(株)製のTOP(凝固点:−70℃以下、粘度:12mPa・s(25℃))
キシレン系低温可塑剤1:フドー(株)製のニカノールH(粘度:630mPa・s(75℃)、酸価:33mgKOH/g)
キシレン系低温可塑剤2:フドー(株)製のニカノールG(粘度:993mPa・s(75℃)、酸価:36mgKOH/g)
ワックス:大内新興化学工業(株)製のサンノックN
老化防止剤1:大内新興化学工業(株)製のノクラック6C
老化防止剤2:大内新興化学工業(株)製のノクラックRD
ステアリン酸:日油(株)製のステアリン酸「椿」
硫黄:鶴見化学(株)製の粉末硫黄
加硫促進剤1:大内新興化学工業(株)製のノクセラーCS
加硫促進剤2:大内新興化学工業(株)製のノクセラーTBzTD
加硫促進剤3:大内新興化学工業(株)製のノクセラーDPG
実施例および比較例
表1および2に示す配合処方にしたがい、神戸製鋼(株)製270Lバンバリーミキサーを用いて硫黄および加硫促進剤以外の配合材料を混練りした。得られた混練り物に硫黄および加硫促進剤を添加し、オープンロールを用いて練り込み、未加硫ゴム組成物を得た。得られた未加硫ゴム組成物をトレッドの形状に成形し、タイヤ成形機上で他のタイヤ部材とともに貼り合わせ、150℃の条件下で30分間加硫し、試験用タイヤ(タイヤサイズ:215/45R17)を得た。得られた試験用タイヤについて下記評価を行った。結果を表1および2に示す。
初期の操縦安定性能評価
試験用タイヤを排気量2000ccの国産FR車に装着し、ドライアスファルト路面のテストコースにて10周の実車走行を行った。その際に操舵時のコントロールの安定性をテストドライバーが評価し、比較例1を100として指数表示をした。指数値が大きいほど操縦安定性能が高いことを示す。指数値が110以上の場合に特に良好であると判断した。また、この評価を路面温度が異なる2条件で評価したが、高温路面の評価を100とした(高温路面:50℃、低温路面:8℃)。
経時後の操縦安定性能評価
試験用タイヤを、経時後の状態を迅速に再現するために、タイヤを80℃、湿度25%のオーブンに168時間入れることで、劣化させて評価を実施した。劣化後の試験用タイヤを排気量2000ccの国産FR車に装着し、ドライアスファルト路面のテストコースにて10周の実車走行を行った。その際に操舵時のコントロールの安定性をテストドライバーが評価し、指数表示をした。指数値が大きいほど経年変化後の操縦安定性能が高いことを示す。指数値が110以上の場合に特に良好であると判断した。また、この評価は路面温度が異なる2条件で評価した(高温路面:50℃、低温路面:8℃)。
Figure 2018030993
Figure 2018030993
表1および2の結果より、所定量の粘着樹脂およびキシレン系低温可塑剤を含有するゴム組成物により構成されたトレッドを有する本発明のタイヤは、初期の低温操縦安定性および高温操縦安定性を維持しながら、経時後の低温操縦安定性および高温操縦安定性に優れることがわかる。

Claims (6)

  1. ゴム成分100質量部に対し、5〜50質量部の粘着樹脂および5〜50質量部のキシレン系低温可塑剤を含有する軟化剤
    を含有するゴム組成物により構成されたトレッドを有するタイヤ。
  2. 軟化剤中の粘着樹脂の含有量が70質量%以下である請求項1記載のタイヤ。
  3. キシレン系低温可塑剤に対する粘着樹脂の含有量(粘着樹脂/キシレン系低温可塑剤)が、0.5〜5.0である請求項1または2記載のタイヤ。
  4. 粘着樹脂の軟化点が50〜170℃である請求項1〜3のいずれか1項に記載のタイヤ。
  5. 粘着樹脂が、フェノール、クマロン−インデン、テルペン、アクリル、スチレン構造を有する樹脂である請求項1〜4のいずれか1項に記載のタイヤ。
  6. キシレン系低温可塑剤の75℃における粘度が5000mPa/s以下であり、OH価が10〜50mgKOH/gである請求項1〜5のいずれか1項に記載のタイヤ。
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