JP2023157713A - タイヤトレッド用ゴム組成物及びタイヤ - Google Patents
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Abstract
【課題】高温時(25℃)のウエットグリップ性能と低温時(5℃)のウエットグリップ性能を両立することができるタイヤトレッド用ゴム組成物を提供する。【解決手段】実施形態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30~100質量部を含み、ガラス転移温度の平均が-35℃以下であるジエン系ゴム100質量部に対し、シリカ80~140質量部、及び、軟化点が120℃以上かつガラス転移温度が70℃以上であるテルペンフェノール樹脂及び/又はスチレン系樹脂15~50質量部、を含む。【選択図】なし
Description
本発明は、タイヤトレッド用ゴム組成物、及びそれを用いたタイヤに関する。
タイヤに要求される性能として、濡れた路面でのグリップ性能(即ち、ウエットグリップ性能)がある。ウエットグリップ性能を向上するため、ゴム成分としてスチレンブタジエンゴムが使用されている。さらにウエットグリップ性能を向上するために、樹脂を配合することが知られている。
例えば、特許文献1には、ウエットグリップ性能を向上するために、ジエン系ゴムに対し、ナフサの熱分解によって得られるC5留分とスチレンの共重合樹脂を配合することが記載されている。特許文献2には、低燃費性、ウエットグリップ性能及び耐摩耗性をバランス良く改善するために、特定の共役ジエン系重合体を含むゴム成分に、シリカと、軟化点60~120℃の樹脂とを配合することが記載されている。
特許文献3には、走行路面がウエット状態からドライ状態に変化する場合におけるグリップ性能を維持するために、ガラス転移温度の平均が-30~0℃であるスチレンブタジエンゴムに、シリカと、軟化点が100~150℃の樹脂とを配合することが記載されている。
しかしながら、特許文献3のようにジエン系ゴムのガラス転移温度が高いと、低温でのウエットグリップ性能が低下する。そのため、低温時(5℃)のウエットグリップ性能と高温時(25℃)のウエットグリップ性能を両立することが求められる。
本発明の実施形態は、上記の点に鑑み、高温時(25℃)のウエットグリップ性能と低温時(5℃)のウエットグリップ性能を両立することができるタイヤトレッド用ゴム組成物、及びそれを用いたタイヤを提供することを目的とする。
本発明は以下に示される実施形態を含む。
[1] スチレンブタジエンゴム30~100質量部を含み、ガラス転移温度の平均が-35℃以下であるジエン系ゴム100質量部に対し、シリカ80~140質量部、及び、軟化点が120℃以上かつガラス転移温度が70℃以上であるテルペンフェノール樹脂及び/又はスチレン系樹脂15~50質量部、を含む、タイヤトレッド用ゴム組成物。
[2] 前記テルペンフェノール樹脂及び/又は前記スチレン系樹脂の重量平均分子量が500~5000である、[1]に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
[3] 前記ジエン系ゴム100質量部が、前記スチレンブタジエンゴムとして、ガラス転移温度が-30℃未満のスチレンブタジエンゴム20~100質量部、及び、ガラス転移温度が-30℃以上のスチレンブタジエンゴム0~80質量部を含む、[1]又は[2]に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
[4] [1]~[3]のいずれか1項に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物を用いて作製されたトレッドを有するタイヤ。
[1] スチレンブタジエンゴム30~100質量部を含み、ガラス転移温度の平均が-35℃以下であるジエン系ゴム100質量部に対し、シリカ80~140質量部、及び、軟化点が120℃以上かつガラス転移温度が70℃以上であるテルペンフェノール樹脂及び/又はスチレン系樹脂15~50質量部、を含む、タイヤトレッド用ゴム組成物。
[2] 前記テルペンフェノール樹脂及び/又は前記スチレン系樹脂の重量平均分子量が500~5000である、[1]に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
[3] 前記ジエン系ゴム100質量部が、前記スチレンブタジエンゴムとして、ガラス転移温度が-30℃未満のスチレンブタジエンゴム20~100質量部、及び、ガラス転移温度が-30℃以上のスチレンブタジエンゴム0~80質量部を含む、[1]又は[2]に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
[4] [1]~[3]のいずれか1項に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物を用いて作製されたトレッドを有するタイヤ。
本発明の実施形態によれば、高温時(25℃)のウエットグリップ性能と低温時(5℃)のウエットグリップ性能を両立することができるタイヤトレッド用ゴム組成物を提供することができる。
本実施形態に係るタイヤトレッド用ゴム組成物(以下、ゴム組成物ともいう。)は、(A)ジエン系ゴム、(B)シリカ、及び、(C)テルペンフェノール樹脂及び/又はスチレン系樹脂を含む。
[(A)ジエン系ゴム]
本実施形態において、ゴム成分としてのジエン系ゴムは、スチレンブタジエンゴム(SBR)を含む。ここで、ジエン系ゴムとは、共役二重結合を持つジエンモノマーに対応する繰り返し単位を持つゴムをいい、ポリマー主鎖に二重結合を有する。
本実施形態において、ゴム成分としてのジエン系ゴムは、スチレンブタジエンゴム(SBR)を含む。ここで、ジエン系ゴムとは、共役二重結合を持つジエンモノマーに対応する繰り返し単位を持つゴムをいい、ポリマー主鎖に二重結合を有する。
スチレンブタジエンゴムとしては、溶液重合スチレンブタジエンゴム(SSBR)でもよく、乳化重合スチレンブタジエンゴム(ESBR)でもよく、末端や主鎖等が変性された変性スチレンブタジエンゴム(変性SBR)でもよく、変性されていない未変性スチレンブタジエンゴム(未変性SBR)でもよい。好ましくは、スチレンブタジエンゴムは、変性溶液重合スチレンブタジエンゴム(変性SSBR)を含むことである。
変性SBR(好ましくは変性SSBR)としては、末端及び/又は主鎖に官能基が導入されることで、当該官能基により変性されたSBRが用いられる。官能基としては、酸素原子及び/又は窒素原子を含むものが好ましく、例えば、アミノ基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、エポキシ基、及びカルボキシ基からなる群から選択された少なくとも1種が挙げられる。このような変性SBRを用いることにより、シリカの分散性を向上することができる。
本実施形態において、ジエン系ゴムはガラス転移温度の平均(以下、平均Tgという。)が-35℃以下である。ジエン系ゴムの平均Tgが-35℃以下であることにより、低温時(5℃)のウエットグリップ性能を向上することができる。ジエン系ゴムの平均Tgは、より好ましくは-37℃以下であり、-45℃以下でもよく、-60℃以下でもよい。ジエン系ゴムの平均Tgの下限は、例えば-90℃以上でもよく、-80℃以上でもよい。
ジエン系ゴムの平均Tgは、ゴム成分としてのジエン系ゴムを構成する各ゴムのガラス転移温度と、各ゴムのジエン系ゴム中の質量比を用いて、当該質量比に基づきガラス転移温度を加重平均することにより算出される平均値である。詳細には、平均Tgは、Σ{(各ゴムのガラス転移温度)×(各ゴムの質量比)}により算出される。ここで、各ゴムの質量比=(ジエン系ゴム100質量部に対する各ゴムの質量部)/100である。ジエン系ゴムが一種類のゴムからなる場合、そのゴムのガラス転移温度が平均Tgである。
本明細書において、ジエン系ゴムのガラス転移温度は、JIS K7121:2012に準拠して示差走査熱量測定(DSC)法により、昇温速度:20℃/分にて(測定温度範囲:-150℃~50℃)測定される値である。
ジエン系ゴムは、1種又は2種以上のスチレンブタジエンゴムのみで構成されてもよく、スチレンブタジエンゴムと他のジエン系ゴムとで構成されてもよい。他のジエン系ゴムとしては、例えば、天然ゴム(NR)、合成イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、ニトリルゴム(NBR)、クロロプレンゴム(CR)等が挙げられ、これらのいずれか1種又は2種以上を併用してもよい。これらの他のジエン系ゴムには、必要に応じて末端や主鎖等を変性したものや、所望の特性を付与するべく改質したもの(例えば、改質NR)も、その概念に包含される。
一実施形態において、ジエン系ゴムは、スチレンブタジエンゴム及びブタジエンゴムを含んでもよく、スチレンブタジエンゴム及びブタジエンゴムのみで構成されてもよい。該ブタジエンゴムとしては、一般にタイヤ用ゴム組成物に用いられる各種ブタジエンゴムを用いることができ、末端や主鎖等が変性された変性ブタジエンゴム(変性BR)でもよく、変性されていない未変性ブタジエンゴムでもよい。
一実施形態において、ブタジエンゴムとしては、シス-1,4結合含有量が90質量%以上のハイシスBRが好ましく用いられる。ハイシスBRのシス-1,4結合含有量は96質量%以上がより好ましい。
ハイシスBRとして、好ましくは、ネオジウム(Nd)系触媒を用いて重合したブタジエンゴムを用いてもよい。ネオジウム系触媒としては、ネオジウム単体、ネオジウムと他の金属類との化合物、又はネオジウムを含む有機化合物のいずれでもよく、具体例としては、NdCl3、Et-NdCl2等が挙げられる。ネオジウム系触媒を用いて重合したブタジエンゴムは、高シス含量でかつ低ビニル含量のミクロ構造を有する。例えば、そのミクロ構造は、シス-1,4結合含有量が96質量%以上かつビニル基(1,2-ビニル結合)含有量が1.0質量%以下であることが好ましい。
本明細書において、シス-1,4結合含有量及びビニル基含有量は、1H-NMRスペクトルの積分比により算出される値である。
一実施形態において、上記ジエン系ゴム100質量部は、スチレンブタジエンゴムとして、ガラス転移温度が-30℃未満のスチレンブタジエンゴム(A1)20~100質量部、及び、ガラス転移温度が-30℃以上のスチレンブタジエンゴム(A2)0~80質量部を含んでもよい。ここで、スチレンブタジエンゴム(A2)の含有量は0質量部でもよく、すなわちスチレンブタジエンゴム(A2)を含まなくてもよい。
上記スチレンブタジエンゴム(A1)のガラス転移温度は、-80~-40℃でもよく、-75~-50℃でもよい。上記スチレンブタジエンゴム(A2)のガラス転移温度は、-30~-10℃でもよく、-25~-15℃でもよい。スチレンブタジエンゴム(A1)の含有量は、30~80質量部でもよい。スチレンブタジエンゴム(A2)の含有量は、20~70質量部でもよい。
一実施形態において、ジエン系ゴム100質量部は、ガラス転移温度が-30℃以下のスチレンブタジエンゴム(A1)60~80質量部と、ブタジエンゴム(好ましくはハイシスBR)20~40質量部を含んでもよい。この場合、スチレンブタジエンゴム(A1)は、変性SBRを40~60質量部と、未変性SBRを10~30質量部含んでもよい。
一実施形態において、ジエン系ゴム100質量部は、ガラス転移温度が-30℃以下のスチレンブタジエンゴム(A1)60~80質量部と、ガラス転移温度が-30℃以上のスチレンブタジエンゴム(A2)20~40質量部を含んでもよい。この場合、スチレンブタジエンゴム(A1)は、変性SBRを30~50質量部と、未変性SBRを20~40質量部含んでもよい。また、スチレンブタジエンゴム(A2)が変性SBRでもよい。
一実施形態において、ジエン系ゴム100質量部は、ガラス転移温度が-30℃以下のスチレンブタジエンゴム(A1)40~60質量部と、ガラス転移温度が-30℃以上のスチレンブタジエンゴム(A2)40~60質量部を含んでもよい。この場合、スチレンブタジエンゴム(A1)が変性SBRでもよい。また、スチレンブタジエンゴム(A2)が変性SBRでもよい。
一実施形態において、ジエン系ゴム100質量部は、ガラス転移温度が-30℃以下のスチレンブタジエンゴム(A1)30~50質量部と、ガラス転移温度が-30℃以上のスチレンブタジエンゴム(A2)50~70質量部を含んでもよい。この場合、スチレンブタジエンゴム(A1)は、変性SBRを10~30質量部と、未変性SBRを10~30質量部含んでもよい。また、スチレンブタジエンゴム(A2)が変性SBRでもよい。
[(B)シリカ]
本実施形態に係るゴム組成物には、充填剤としてシリカが配合される。シリカとしては、例えば湿式沈降法シリカ、湿式ゲル化法シリカなどの湿式シリカを用いることが好ましい。
本実施形態に係るゴム組成物には、充填剤としてシリカが配合される。シリカとしては、例えば湿式沈降法シリカ、湿式ゲル化法シリカなどの湿式シリカを用いることが好ましい。
シリカの窒素吸着比表面積(N2SA)は、特に限定されず、例えば100~300m2/gでもよく、150~250m2/gでもよく、180~220m2/gでもよい。シリカの窒素吸着比表面積は、JIS K6430:2008に記載のBET法に準じて測定されるBET比表面積である。
シリカの含有量は、ジエン系ゴム100質量部に対して80~140質量部である。シリカの含有量が80質量部以上であることにより、高温時(25℃)のウエットグリップ性能を向上することができる。シリカの含有量は、ジエン系ゴム100質量部に対して、100~140質量部であることが好ましく、より好ましくは110~130質量部である。
ゴム組成物に配合する充填剤としては、シリカ単独でもよいが、シリカとともにカーボンブラックを配合してもよい。充填剤は、シリカを90質量%以上含むことが好ましい。カーボンブラックの含有量は、特に限定されず、ゴム成分100質量部に対して15質量部以下でもよく、10質量部以下でもよい。
[(C)テルペンフェノール樹脂及び/又はスチレン系樹脂]
本実施形態に係るゴム組成物には、テルペンフェノール樹脂及びスチレン系樹脂のいずれか一方又は双方が配合される。テルペンフェノール樹脂及び/又はスチレン系樹脂(以下、「樹脂(C)」ということがある。)として、本実施形態では、軟化点が120℃以上かつガラス転移温度が70℃以上であるものが用いられる。
本実施形態に係るゴム組成物には、テルペンフェノール樹脂及びスチレン系樹脂のいずれか一方又は双方が配合される。テルペンフェノール樹脂及び/又はスチレン系樹脂(以下、「樹脂(C)」ということがある。)として、本実施形態では、軟化点が120℃以上かつガラス転移温度が70℃以上であるものが用いられる。
このような高軟化点かつ高Tgの樹脂(C)を配合することにより、低Tgのジエン系ゴムを用いたことによる優れた低温時(5℃)のウエットグリップ性能を維持ないし向上しつつ、高温時(25℃)のウエットグリップ性能を向上することができる。理論により限定されることを意図するものではないが、次のように推測される。高軟化点かつ高Tgの樹脂(C)を配合することにより、ゴムマトリックスと適度に分離した樹脂相が形成される。その結果、ゴムマトリックスと樹脂が相溶している系に対し、樹脂相におけるヒステリシスロスが生じることで、高い摩擦力が生じると考えられる。
本明細書において、樹脂のガラス転移温度は、JIS K7121:2012に準拠して示差走査熱量測定(DSC)法により、昇温速度:20℃/分にて(測定温度範囲:0℃~200℃)測定される値である。
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樹脂である。テルペン化合物としては、例えば、ピネン、リモネン、ジペンテン、カレン、フェランドレン、カンフェン、ミルセン等が挙げられる。フェノール類としては、例えば、フェノール、ビスフェノールA、クレゾール、キシレノールなどが挙げられる。テルペンフェノール樹脂としては、これらのテルペン化合物とフェノール類とを共重合した樹脂を用いることができる。
スチレン系樹脂は、スチレン系モノマーを構成モノマーとして用いたポリマーであり、スチレン系モノマーの重合体及びスチレン系モノマーを主成分(50質量%以上)とするポリマーの総称である。スチレン系樹脂としては、スチレン系モノマー1種を単独で重合した単独重合体でもよく、2種以上のスチレン系モノマーを共重合した共重合体でもよく、スチレン系モノマー及びこれと共重合し得る他のモノマーとの共重合体でもよい。
スチレン系モノマーとしては、例えば、スチレン、α-メチルスチレン、o-メチルスチレン、m-メチルスチレン、p-メチルスチレン、p-メトキシスチレン、p-tert-ブチルスチレン、p-フェニルスチレン、クロロスチレン等が挙げられる。
スチレン系樹脂の具体例としては、ポリスチレン、α-メチルスチレン単独重合体、スチレン/α-メチルスチレン共重合体、スチレン系モノマー/脂肪族系モノマー共重合体、α-メチルスチレン/脂肪族系モノマー共重合体、スチレン系モノマー/α-メチルスチレン/脂肪族系モノマー共重合体などが挙げられる。これらの中でも、ポリスチレン、α-メチルスチレン単独重合体、スチレン/α-メチルスチレン共重合体が好ましい。
樹脂(C)としては、上記のように軟化点が120℃以上のものが用いられる。樹脂(C)の軟化点は、好ましくは125℃以上であり、より好ましくは130℃以上であり、さらに好ましくは135℃以上である。軟化点の上限は、例えば165℃以下でもよく、160℃以下でもよい。
本明細書において、樹脂の軟化点は、JIS K6220-1:2001に準拠して、環球式軟化点測定装置を用いて測定される値である。
樹脂(C)としては、上記のようにガラス転移温度(Tg)が70℃以上のものが用いられる。樹脂(C)のガラス転移温度は、好ましくは75℃以上であり、より好ましくは80℃以上であり、さらに好ましくは85℃以上である。ガラス転移温度の上限は、例えば130℃以下でもよく、120℃以下でもよく、110℃以下でもよい。
樹脂(C)としては、重量平均分子量(Mw)が500~5000のものを用いることが好ましい。すなわち、上記のテルペンフェノール樹脂やスチレン系樹脂は、その重量平均分子量が500~5000であることが好ましい。このように比較的分子量の小さい樹脂を用いることにより、樹脂相がゴムマトリックスと完全に非相溶になることを抑え、破壊起点となることを抑制することができるので、耐摩耗性の悪化を抑えることができる。
本明細書において、樹脂の重量平均分子量(Mw)は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)によりポリスチレン換算の重量平均分子量として求められる。詳細には、実施例で使用の樹脂のMwは、測定装置として(株)島津製作所製「LC-10A」を、カラムとしてPolymer Laboratories社製「PLgel-MIXED-C」を、検出器として示差屈折率検出器(RI)を用い、溶媒としてテトラヒドロフラン(THF)を用い、測定温度を40℃、流量を1.0mL/分、濃度を1.0g/L、注入量を40μLとし、市販の標準ポリスチレンを用いてポリスチレン換算で算出された。
樹脂(C)の含有量は、ジエン系ゴム100質量部に対して15~50質量部である。樹脂(C)の含有量が15質量部以上であることにより、高温時(25℃)のウエットグリップ性能と低温時(5℃)のウエットグリップ性能の両立効果を高めることができる。また、該含有量が50質量部以下であることにより、低温での貯蔵弾性率の増加が少なく、低温時(5℃)のウエットグリップ性能の低下を抑えることができる。樹脂(C)の含有量は、20質量部以上であることが好ましく、また40質量部以下であることが好ましい。
[その他の成分]
本実施形態に係るゴム組成物には、上記成分の他に、シランカップリング剤、オイル、酸化亜鉛、ステアリン酸、ワックス、老化防止剤、加工助剤、加硫剤、加硫促進剤など、ゴム組成物において一般に使用される各種添加剤が配合されてもよい。
本実施形態に係るゴム組成物には、上記成分の他に、シランカップリング剤、オイル、酸化亜鉛、ステアリン酸、ワックス、老化防止剤、加工助剤、加硫剤、加硫促進剤など、ゴム組成物において一般に使用される各種添加剤が配合されてもよい。
シランカップリング剤としては、例えば、スルフィドシランカップリング剤、メルカプトシランカップリング剤、チオエステル基含有シランカップリング剤が挙げられる。シランカップリング剤の含有量は、特に限定されず、例えば、シリカ100質量部に対して5~20質量部でもよく、5~15質量部でもよい。
オイルの含有量は、特に限定されず、例えば、ジエン系ゴム100質量部に対して5~30質量部でもよく、10~20質量部でもよい。なお、オイルの含有量には、ジエン系ゴムとして油展ゴムを用いた場合、当該油展ゴムに含まれるオイル量も含まれる。
酸化亜鉛の含有量は、特に限定されず、例えば、ジエン系ゴム100質量部に対して0~10質量部でもよく、0.5~5質量部でもよく、1~4質量部でもよい。
ステアリン酸の含有量は、特に限定されず、例えば、ジエン系ゴム100質量部に対して0~10質量部でもよく、0.5~5質量部でもよく、1~4質量部でもよい。
ワックスの含有量は、特に限定されず、例えば、ジエン系ゴム100質量部に対して0~10質量部でもよく、0.5~5質量部でもよく、1~4質量部でもよい。
老化防止剤としては、例えば、アミン-ケトン系、芳香族第二級アミン系、モノフェノール系、ビスフェノール系、ベンズイミダゾール系などの各種老化防止剤が挙げられ、いずれか1種又は2種以上を組み合わせて用いることができる。老化防止剤の含有量は、特に限定されず、例えば、ジエン系ゴム100質量部に対して0~10質量部でもよく、0.5~5質量部でもよく、1~4質量部でもよい。
加硫剤としては、硫黄が好ましく用いられる。加硫剤の含有量は、特に限定されず、ジエン系ゴム100質量部に対して0.1~10質量部でもよく、0.5~5質量部でもよく、1~3質量部でもよい。
加硫促進剤としては、例えば、スルフェンアミド系、グアニジン系、チウラム系、チアゾール系などの各種加硫促進剤が挙げられ、いずれか1種単独で又は2種以上組み合わせて用いることができる。加硫促進剤の含有量は、特に限定されず、ジエン系ゴム100質量部に対して0.1~10質量部でもよく、1~5質量部でもよい。
[ゴム組成物の調製方法]
本実施形態に係るゴム組成物は、通常に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、常法に従い混練し作製することができる。すなわち、例えば、第一混合段階(ノンプロ練り工程)で、ジエン系ゴムに対し、シリカ、テルペンフェノール樹脂及び/又はスチレン系樹脂とともに、加硫剤及び加硫促進剤以外の添加剤が添加混合される。次いで、得られた混合物に、最終混合段階(プロ練り工程)で加硫剤及び加硫促進剤が添加混合される。これにより、未加硫のゴム組成物を調製することができる。
本実施形態に係るゴム組成物は、通常に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、常法に従い混練し作製することができる。すなわち、例えば、第一混合段階(ノンプロ練り工程)で、ジエン系ゴムに対し、シリカ、テルペンフェノール樹脂及び/又はスチレン系樹脂とともに、加硫剤及び加硫促進剤以外の添加剤が添加混合される。次いで、得られた混合物に、最終混合段階(プロ練り工程)で加硫剤及び加硫促進剤が添加混合される。これにより、未加硫のゴム組成物を調製することができる。
[ゴム組成物の用途]
本実施形態に係るゴム組成物は、タイヤトレッド用ゴム組成物として用いることができる。タイヤとしては、乗用車用タイヤ、トラックやバスの重荷重用タイヤなど各種用途及び各種サイズの空気入りタイヤが挙げられる。また、タイヤとしては、冬用タイヤでもよく、夏用タイヤでもよく、オールシーズンタイヤでもよい。
本実施形態に係るゴム組成物は、タイヤトレッド用ゴム組成物として用いることができる。タイヤとしては、乗用車用タイヤ、トラックやバスの重荷重用タイヤなど各種用途及び各種サイズの空気入りタイヤが挙げられる。また、タイヤとしては、冬用タイヤでもよく、夏用タイヤでもよく、オールシーズンタイヤでもよい。
一実施形態に係るタイヤは、上記ゴム組成物を用いて作製されたトレッドを有するタイヤである。すなわち、一実施形態に係るタイヤは、上記ゴム組成物からなるトレッドゴムを備えたものである。
タイヤのトレッドゴムには、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。単層構造のものでは、当該トレッドゴムが上記ゴム組成物で形成されてもよい。2層構造のものでは、路面に接地する外側のキャップゴムが上記ゴム組成物で形成されてもよく、キャップゴムの内側に配されるベースゴムが上記ゴム組成物で形成されてもよく、キャップゴムとベースゴムの双方が上記ゴム組成物で形成されてもよい。
タイヤの製造方法は、特に限定されない。例えば、上記ゴム組成物は、常法に従い、押出加工によって所定の形状に成形されて、未加硫のドレッドゴム部材が得られる。該トレッドゴム部材を他のタイヤ部材と組み合わせることにより、未加硫タイヤ(グリーンタイヤ)が作製される。その後、例えば140~180℃で加硫成形することにより、タイヤを製造することができる。
以下、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。
実施例及び比較例で使用した各成分は以下のとおりである。
・BR:Nd系触媒を用いた重合されたハイシスBR、Tg=-102℃、シス-1,4結合含有量=97質量%、ビニル基含有量=0.9質量%、JSR(株)製「BR730」
・SBR1:変性SSBR、Tg=-60℃、JSR株式会社製「HPR840」
・SBR2:変性SSBR、Tg=-24℃、JSR株式会社製「HPR850」
・SBR3:未変性SSBR、Tg=-70℃、ゴム分100質量部に対して37.5質量部の油展品、旭化成(株)製「タフデン1834」
・BR:Nd系触媒を用いた重合されたハイシスBR、Tg=-102℃、シス-1,4結合含有量=97質量%、ビニル基含有量=0.9質量%、JSR(株)製「BR730」
・SBR1:変性SSBR、Tg=-60℃、JSR株式会社製「HPR840」
・SBR2:変性SSBR、Tg=-24℃、JSR株式会社製「HPR850」
・SBR3:未変性SSBR、Tg=-70℃、ゴム分100質量部に対して37.5質量部の油展品、旭化成(株)製「タフデン1834」
・カーボンブラック:N339、東海カーボン(株)製「シーストKH」
・シリカ:N2SA=205m2/g、東ソー・シリカ(株)製「ニップシールAQ」
・シランカップリング剤:ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、エボニック社製「Si75」
・シリカ:N2SA=205m2/g、東ソー・シリカ(株)製「ニップシールAQ」
・シランカップリング剤:ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、エボニック社製「Si75」
・石油樹脂:C5/C9系樹脂、東ソー(株)製「ペトロタック90」、Tg=55℃、軟化点=100℃、Mw=1700
・ポリテルペン樹脂:DRT社製「A115」、Tg=67℃、軟化点=114℃、Mw=1020
・スチレン系樹脂1:クレイトン社製「SYLVATRAXX 4401」、Tg=47℃、軟化点=85℃、Mw=1200
・テルペンフェノール樹脂1:クレイトン社製「SYLVATRAXX 6720」、Tg=68℃、軟化点=118℃、Mw=1350
・DCPD樹脂:ジシクロペンタジエン樹脂、エクソンモービル社製「PR-100」、Tg=90℃、軟化点=140℃、Mw=820
・テルペンフェノール樹脂2:DRT社製「D1510」、Tg=101℃、軟化点=154℃、Mw=920
・スチレン系樹脂2:スチレン/α-メチルスチレン共重合体、KOLON社製「MK-2140」、Tg=90℃、軟化点=140℃、Mw=4000
・ポリテルペン樹脂:DRT社製「A115」、Tg=67℃、軟化点=114℃、Mw=1020
・スチレン系樹脂1:クレイトン社製「SYLVATRAXX 4401」、Tg=47℃、軟化点=85℃、Mw=1200
・テルペンフェノール樹脂1:クレイトン社製「SYLVATRAXX 6720」、Tg=68℃、軟化点=118℃、Mw=1350
・DCPD樹脂:ジシクロペンタジエン樹脂、エクソンモービル社製「PR-100」、Tg=90℃、軟化点=140℃、Mw=820
・テルペンフェノール樹脂2:DRT社製「D1510」、Tg=101℃、軟化点=154℃、Mw=920
・スチレン系樹脂2:スチレン/α-メチルスチレン共重合体、KOLON社製「MK-2140」、Tg=90℃、軟化点=140℃、Mw=4000
・酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)製「酸化亜鉛2種」
・ステアリン酸:花王株式会社製「ルナックS-20」
・ワックス:日本精蝋(株)製「OZOACE0355」
・老化防止剤1:芳香族第二級アミン系(6PPD)、大内新興化学工業(株)製「ノクラック6C」
・老化防止剤2:アミン-ケトン系(TMQ)、川口化学工業(株)製「アンテージRD」
・ステアリン酸:花王株式会社製「ルナックS-20」
・ワックス:日本精蝋(株)製「OZOACE0355」
・老化防止剤1:芳香族第二級アミン系(6PPD)、大内新興化学工業(株)製「ノクラック6C」
・老化防止剤2:アミン-ケトン系(TMQ)、川口化学工業(株)製「アンテージRD」
・加硫促進剤1:グアニジン系(DPG)、大内新興化学(株)製「ノクセラーD」
・加硫促進剤2:スルフェンアミド系(CBS)、住友化学(株)製「ソクシノールCZ」
・硫黄:鶴見化学工業(株)「粉末硫黄」
・加硫促進剤2:スルフェンアミド系(CBS)、住友化学(株)製「ソクシノールCZ」
・硫黄:鶴見化学工業(株)「粉末硫黄」
実施例及び比較例における評価方法は以下のとおりである。
(1)耐摩耗性
加硫ゴムサンプルについて、JIS K6264に準じて、ランボーン摩耗試験機を用いて荷重3kg、スリップ率24%、温度23℃、落砂量20g/分で摩耗量を測定した。表1では比較例1、表2では比較例8についての摩耗量の逆数をそれぞれ100とした指数で示した。指数が大きいほど摩耗量が少なく、耐摩耗性に優れることを示す。
加硫ゴムサンプルについて、JIS K6264に準じて、ランボーン摩耗試験機を用いて荷重3kg、スリップ率24%、温度23℃、落砂量20g/分で摩耗量を測定した。表1では比較例1、表2では比較例8についての摩耗量の逆数をそれぞれ100とした指数で示した。指数が大きいほど摩耗量が少なく、耐摩耗性に優れることを示す。
(2)ウエットグリップ性能(5℃)
車両に試作タイヤを装着し、気温5℃の条件下、時速100kmで水深1mmの路面を走行させた状態からABSを作動させて停止するまでの制動距離を測定した。測定値の逆数を算出し、表1では比較例1、表2では比較例8の算出値をそれぞれ100とした指数で示した。指数が大きいほど、制動距離が短く、低温時(5℃)のウエットグリップ性能に優れることを示す。
車両に試作タイヤを装着し、気温5℃の条件下、時速100kmで水深1mmの路面を走行させた状態からABSを作動させて停止するまでの制動距離を測定した。測定値の逆数を算出し、表1では比較例1、表2では比較例8の算出値をそれぞれ100とした指数で示した。指数が大きいほど、制動距離が短く、低温時(5℃)のウエットグリップ性能に優れることを示す。
(3)ウエットグリップ性能(25℃)
車両に試作タイヤを装着し、気温25℃の条件下、時速100kmで水深1mmの路面を走行させた状態からABSを作動させて停止するまでの制動距離を測定した。測定値の逆数を算出し、表1では比較例1、表2では比較例8の算出値をそれぞれ100とした指数で示した。指数が大きいほど、制動距離が短く、高温時(25℃)のウエットグリップ性能に優れることを示す。
車両に試作タイヤを装着し、気温25℃の条件下、時速100kmで水深1mmの路面を走行させた状態からABSを作動させて停止するまでの制動距離を測定した。測定値の逆数を算出し、表1では比較例1、表2では比較例8の算出値をそれぞれ100とした指数で示した。指数が大きいほど、制動距離が短く、高温時(25℃)のウエットグリップ性能に優れることを示す。
[第1実験例]
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)に従って、まず、第一混合段階で、ジエン系ゴムに対し硫黄及び加硫促進剤を除く配合剤を添加し混練した(排出温度=155℃)。次いで、得られた混練物に、最終混合段階で、硫黄と加硫促進剤を添加し混練して(排出温度=90℃)、ゴム組成物を調製した。なお、表中のSBR3の量について括弧内はゴム分としての量である。
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)に従って、まず、第一混合段階で、ジエン系ゴムに対し硫黄及び加硫促進剤を除く配合剤を添加し混練した(排出温度=155℃)。次いで、得られた混練物に、最終混合段階で、硫黄と加硫促進剤を添加し混練して(排出温度=90℃)、ゴム組成物を調製した。なお、表中のSBR3の量について括弧内はゴム分としての量である。
得られた未加硫のゴム組成物を170℃×15分間で加硫してゴムサンプルを作製し、耐摩耗性を評価した。また、未加硫のゴム組成物をトレッドゴムに用いて、常法に従い加硫成型することにより冬用空気入りラジアルタイヤ(タイヤサイズ:215/45ZR17)を作製した。得られた試作タイヤについて、高温時と低温時のウエットグリップ性能を評価した。
結果は表1に示すとおりである。比較例1~5及び実施例1,2はジエン系ゴムの平均Tgが-75℃の配合系である。低軟化点かつ低Tgのポリテルペン樹脂、スチレン系樹脂又はテルペンフェノール樹脂を配合した比較例2~4では、石油樹脂を配合した比較例1に対し、ウエットグリップ性能(25℃)の改善効果は得られなかった。これらの樹脂はゴムマトリックスとの相溶性が高いため、ヒステリシスロスが低下するためと考えられる。また、高軟化点かつ高TgではあるがDCPD樹脂を配合した比較例5でも、ウエットグリップ性能(25℃)の改善効果は得られなかった。これに対し、高軟化点かつ高Tgのテルペンフェノール樹脂又はスチレン系樹脂を配合した実施例1,2であると、比較例1に対して耐摩耗性を維持ないし向上しつつ、ウエットグリップ性能(25℃)とウエットグリップ性能(5℃)の向上効果がみられた。
比較例6,7及び実施例3,4はジエン系ゴムの平均Tgが-52℃の配合系である。この場合も、低軟化点かつ低Tgのスチレン系樹脂又はテルペンフェノール樹脂を配合した比較例6,7ではウエットグリップ性能(25℃)の改善効果は得られなかった。これに対し、高軟化点かつ高Tgのテルペンフェノール樹脂又はスチレン系樹脂を配合した実施例4,5であると、ウエットグリップ性能(25℃)とウエットグリップ性能(5℃)の向上効果がみられた。
[第2実験例]
下記表2に示す配合(質量部)に従い、その他は第1実験例と同様にしてゴム組成物を調製した。得られたゴム組成物を用いて、第1実験例と同様にして加硫ゴムサンプルを作成し、耐摩耗性を評価した。また、未加硫のゴム組成物をトレッドゴムに用いて、常法に従い加硫成型することにより夏用空気入りラジアルタイヤ(タイヤサイズ:215/45ZR17)を作製した。得られた試作タイヤについて、高温時と低温時のウエットグリップ性能を評価した。
下記表2に示す配合(質量部)に従い、その他は第1実験例と同様にしてゴム組成物を調製した。得られたゴム組成物を用いて、第1実験例と同様にして加硫ゴムサンプルを作成し、耐摩耗性を評価した。また、未加硫のゴム組成物をトレッドゴムに用いて、常法に従い加硫成型することにより夏用空気入りラジアルタイヤ(タイヤサイズ:215/45ZR17)を作製した。得られた試作タイヤについて、高温時と低温時のウエットグリップ性能を評価した。
結果は表2に示すとおりである。比較例8~13及び実施例5,6はジエン系ゴムの平均Tgが-42℃の配合系である。低軟化点かつ低Tgのポリテルペン樹脂、スチレン系樹脂又はテルペンフェノール樹脂を配合した比較例9~11では、石油樹脂を配合した比較例8に対し、ウエットグリップ性能(25℃)の改善効果は得られなかった。また、高軟化点かつ高TgではあるがDCPD樹脂を配合した比較例12でも、ウエットグリップ性能(25℃)の改善効果は得られなかった。これに対し、高軟化点かつ高Tgのテルペンフェノール樹脂又はスチレン系樹脂を配合した実施例5,6であると、比較例8に対して耐摩耗性及びウエットグリップ性能(5℃)を維持ないし向上しつつ、ウエットグリップ性能(25℃)を向上することができた。なお、比較例13のようにシリカの含有量が少ない場合、ウエットグリップ性能(25℃)及びウエットグリップ性能(5℃)に劣っていた。
比較例14,15及び実施例7,8はジエン系ゴムの平均Tgが-40℃の配合系である。この場合も、低軟化点かつ低Tgのスチレン系樹脂又はテルペンフェノール樹脂を配合した比較例14,15ではウエットグリップ性能(25℃)の改善効果は得られなかった。これに対し、高軟化点かつ高Tgのテルペンフェノール樹脂又はスチレン系樹脂を配合した実施例7,8であると、ウエットグリップ性能(25℃)とウエットグリップ性能(5℃)の向上効果がみられた。一方、ジエン系ゴムの平均Tgが-31℃である比較例16では、ウエットグリップ性能(5℃)に劣っていた。
なお、明細書に記載の種々の数値範囲は、それぞれそれらの上限値と下限値を任意に組み合わせることができ、それら全ての組み合わせが好ましい数値範囲として本明細書に記載されているものとする。また、「X~Y」との数値範囲の記載は、X以上Y以下を意味する。
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これら実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその省略、置き換え、変更などは、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
Claims (4)
- スチレンブタジエンゴム30~100質量部を含み、ガラス転移温度の平均が-35℃以下であるジエン系ゴム100質量部に対し、
シリカ80~140質量部、及び、
軟化点が120℃以上かつガラス転移温度が70℃以上であるテルペンフェノール樹脂及び/又はスチレン系樹脂15~50質量部、
を含む、タイヤトレッド用ゴム組成物。 - 前記テルペンフェノール樹脂及び/又は前記スチレン系樹脂の重量平均分子量が500~5000である、請求項1に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
- 前記ジエン系ゴム100質量部が、前記スチレンブタジエンゴムとして、ガラス転移温度が-30℃未満のスチレンブタジエンゴム20~100質量部、及び、ガラス転移温度が-30℃以上のスチレンブタジエンゴム0~80質量部を含む、請求項1に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
- 請求項1~3のいずれか1項に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物を用いて作製されたトレッドを有するタイヤ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022067792A JP2023157713A (ja) | 2022-04-15 | 2022-04-15 | タイヤトレッド用ゴム組成物及びタイヤ |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2022067792A JP2023157713A (ja) | 2022-04-15 | 2022-04-15 | タイヤトレッド用ゴム組成物及びタイヤ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2023157713A true JP2023157713A (ja) | 2023-10-26 |
Family
ID=88469461
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2022067792A Pending JP2023157713A (ja) | 2022-04-15 | 2022-04-15 | タイヤトレッド用ゴム組成物及びタイヤ |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2023157713A (ja) |
-
2022
- 2022-04-15 JP JP2022067792A patent/JP2023157713A/ja active Pending
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Legal Events
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