JP5233692B2 - タイヤトレッド用ゴム組成物 - Google Patents

Description

本発明は高いグリップ力を有し、スポーツカー、レーシングカー用タイヤから選ばれた高性能タイヤに使用するのに好適な高性能タイヤトレッド用ゴム組成物及びそれを用いた高性能空気入りタイヤに関する。

スポーツカーやレーシングカーなどに使用する高性能タイヤは、低温でのグリップ性能が高く、更にサーキット走行などで周回を重ねた時の性能低下が小さいことが求められる。即ち、走行初期から高いグリップ力を発揮し、走行によってタイヤが大きく発熱した後も、その性能を維持する必要がある。かかる観点から本発明者らは、先に耐ブローアウト性を損なうことなく、タイヤのグリップ力を向上させることができるゴム組成物を開発した（特許文献１参照）。しかし、業界においては更なるニーズが依然として存在している。

特開平１０−２０４２１６号公報

従って、本発明の目的は、低温でのグリップ性能に加えて、サーキット走行などで周回を重ねた時の性能低下が小さい、即ち、走行初期から高いグリップ力を発揮し、走行によってタイヤが大きく発熱した後も、その性能を維持することができるスポーツカー又はレーシングカーの高性能タイヤのトレッド用ゴム組成物を提供することにある。

本発明に従えば、芳香族ビニル−共役ジエン共重合体ゴム５０〜１００重量％を含むジエン系ゴム５０〜９５重量部及びトルエン膨潤指数Ｑ_iが１６〜７０である共役ジエン系ゴムゲル５〜５０重量部からなるゴム成分１００重量部並びに軟化点が１００〜１５０℃の芳香族ビニルとジペンテン及び／又はピネンとの共重合体樹脂を、合計ゴム成分１００重量部当り、３〜４０重量部含んでなるスポーツカー及びレーシングカー用タイヤから選ばれた高性能タイヤのトレッド用ゴム組成物並びにそれをトレッドに用いた高性能空気入りタイヤが提供される。

本発明によれば、芳香族ビニル−共役ジエン共重合体ゴムを５０〜１００重量％含むジエン系ゴム５０〜９５重量部に対して、トルエン膨潤指数Ｑ_iが１６〜７０の共役ジエン系ゴムゲル５〜５０重量部（但し、ゴム成分の合計量は１００重量部）及び軟化点が１００〜１５０℃の芳香族ビニルとジペンテン及び／又はピネンとの共重合体樹脂を、合計ゴム成分１００重量部当り、３〜４０重量部配合することによって、低温でのグリップ性能に加えて、走行によってタイヤが大きく発熱した後も所望のグリップ性能などを示す高性能タイヤのトレッド用ゴム組成物を得ることができる。

本発明者らは前記課題を解決すべく研究を進めた結果、ジエン系ゴムに、トルエン膨潤指数Ｑ_iが１６〜７０の共役ジエン系ゴムゲルを配合したゴム組成物は、走行初期においては高いグリップ力を示すものの、走行時の性能低下に問題があることを確認し、走行初期からのグリップ性能を維持するためには、ジエン系ゴムゲルに加えて、軟化点が１００〜１５０℃の芳香族ビニルとジペンテン（リモネン）及び／又はピネンとの共重合体樹脂を更に配合することが効果的であることを見出した。

本発明によれば、ジエン系ゴム５０〜９５重量部に対して、トルエン膨潤指数Ｑ_iが１６〜７０の共役ジエン系ゴムゲル５〜５０重量部（但しゴム成分の合計量は１００重量部）並びに軟化点が１００〜１５０℃の芳香族ビニルとジペンテン及び／又はピネンとの共重合体樹脂を、合計ゴム成分１００重量部に対し、３〜４０重量部配合する。なお、ここで「トルエン膨潤指数Ｑ_i」とはゲル化ゴム０．２ｇをトルエン１００ml中に２４時間浸し、その時のゴムの重量（濡れ重量）を秤量し、秤量後、乾燥させ乾燥重量を秤量し、濡れ重量／乾燥重量により求める。

本発明のゴム組成物のゴム成分としては、芳香族ビニル−共役ジエン共重合体ゴム（例えばスチレン−ブタジエン共重合体ゴム、スチレン−イソプレン共重合体ゴム、α−メチル−スチレン−ブタジエン共重合体ゴムなど）を５０〜１００重量％、好ましくは６０〜１００重量％含むジエン系ゴム（例えば、芳香族ビニル−共役ジエン共重合体ゴム以外に、天然ゴム、ポリブタジエンゴム、ポリイソプレンゴム、アクリロニトリル−ブタジエン−共重合体ゴム、ブタジエン−イソプレン−共重合体ゴムなど）を用いる。芳香族ビニル−共役ジエン共重合体ゴムの配合量が少ないとグリップ性能が不十分となるので好ましくない。

本発明のゴム組成物には、前記ジエン系ゴム５０〜９５重量部、好ましくは６０〜９３重量部に対して、トルエン膨潤指数Ｑ_iが１６〜７０、好ましくは２０〜６５の共役ジエン系ゴムゲル５〜５０重量部、好ましくは７〜４０重量部（但し、ゴム成分の合計量は１００重量部）及び軟化点が１００〜１５０℃、好ましくは１０３〜１４０℃の芳香族ビニル（例えばスチレン、α−メチル−スチレン、ｐ−メチル−スチレン、ｐ−クロルスチレン、ビニルナフタレン）とジペンテン及び／又はピネンとの共重合体樹脂を、ゴム成分の合計量１００重量部に対し、３〜４０重量部、好ましくは５〜３５重量部配合する。

共役ジエン系ゴムゲルのＱ_iが１６未満では、ゴムゲルが硬すぎてグリップ力向上効果が不十分であり、逆に７０を超えるとゴムゲルとしての効果が期待できず、グリップが向上しない。ゴムゲルの量が５重量部未満ではグリップ向上効果が不十分であり、５０重量部を超えると加工性が悪化するので好ましくない。前記共重合体樹脂の軟化点が１００℃未満では、所望のグリップの持続性を改善することができない。軟化点が１５０℃を超えると混合時の樹脂の分散が悪くなるので好ましくない。なお、軟化点とはＪＩＳ Ｋ６２２０で規定された方法で測定されるものをいう。前記共重合体樹脂の配合量が３重量部未満では、グリップ持続性改善効果が不十分であり、逆に４０重量部を超えると、走行初期のグリップが低下するので好ましくない。

本発明の好ましい態様では、前記ジエン系ゴムは、平均ガラス転移温度Ｔ_g（示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いて２０℃／minの昇温速度で測定し、中点法にて算出）が−４５℃〜０℃、好ましくは−４３℃〜−５℃であり、窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）（ＡＳＴＭ Ｄ３０３７にて測定）が８０〜４００ｍ²／ｇ、好ましくは８５〜３００ｍ²／ｇのカーボン及び／又はシリカを、前記ゴム成分の合計量１００重量部に対して、合計量で５０〜２００重量部、好ましくは６０〜１８０重量部配合する。ジエン系ゴムのＴ_gが−４５℃未満ではグリップが低下するおそれがあり、０℃を超えるとゴムが硬くなり、走行初期のグリップが低下するおそれがある。カーボンブラック及び／又はシリカの窒素吸着比表面積が８０ｍ²／ｇ未満では、グリップが低下するおそれがあり、逆に４００ｍ²／ｇを超えると、加工性が悪化するおそれがある。カーボン及び／又はシリカの合計配合量が５０重量部未満ではグリップが低下するおそれがあり、逆に２００重量部を超えると加工性が悪化するおそれがある。

本発明において使用する前記Ｑ_iが１６〜７０の共役ジエン系ゴムゲルは公知の物質であり、好ましくは、共役ジエン単量体単位４９．９〜９９．９重量％、更に好ましくは５１．９〜８９．９重量％、芳香族ビニル単量体単位５０〜０重量％、更に好ましくは４８〜１０重量％、多官能性単量体単位０．１〜１．５重量％、更に好ましくは０．１〜１．２重量％である。多官能性単量体単位の量が少ないとグリップ向上効果が不十分となるおそれがあり、逆に多いと、ゲルゴムが硬くなりすぎてグリップが向上しないおそれがある。芳香族ビニル単量単位の量が多いとスチレンがブロックとなりやすく、ゴムとしての柔軟性が損なわれるおそれがある。

前記共役ジエン単量体単位としては、例えば１，３−ブタジエン、２−メチル−１，３−ブタジエン、１，３−ペンタジエン、２−クロロ−１，３−ブタジエン等が挙げられる。１，３−ブタジエン、２−メチル−１，３−ブタジエンが好ましく、１，３−ブタジエンが最も好ましい。

前記芳香族ビニル単量体単位としては、例えばスチレン、ｏ−メチルスチレン、ｍ−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、２，４−ジメチルスチレン、ｏ−エチルスチレン、ｍ−エチルスチレン、ｐ−エチルスチレン、ｐ−ｔ−ブチルスチレン、α−メチルスチレン、α−メチル−ｐ−メチルスチレン、ｏ−クロルスチレン、ｐ−クロルスチレン、ｍ−クロルスチレン、ｐ−ブロモスチレン、２−メチル−４，６−ジクロルスチレン、２，４−ジブロモスチレン、ビニルナフタレン等が挙げられる。スチレンが好ましい。

前記多官能性単量体単位としては、ゲル構造を効率よく形成するために用いられ、少なくとも２個、好ましくは２〜４個の共役ジエン単量体と共重合し得る炭素−炭素二重結合を有する化合物が用いられる。例えばジイソプロペニルベンゼン、ジビニルベンゼン、トリイソプロペニルベンゼン、トリビニルベンゼンなどの多価ビニル化合物；アクリル酸ビニル、メタクリル酸ビニル、メタクリル酸アリルなどのα，β−エチレン性不飽和カルボン酸の不飽和エステル化合物；フタル酸ジアリル、シアヌル酸トリアリル、イソシアヌル酸トリアリル、トリメリット酸トリアリル等の多価カルボン酸の不飽和エステル化合物；エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、プロピレングリコールジメタクリレートなどの多価アルコールの不飽和エステル化合物；１，２−ポリブタジエン、ジビニルエーテル、ジビニルスルホン、Ｎ，Ｎ′−ｍ−フェニルマレイミド等が挙げられる。

本発明に従った共役ジエン系ゴムゲルは、例えば上記各成分を、例えば−５℃〜８０℃の温度で乳化重合させることによって製造することができる。

本発明のゴム組成物には、任意成分として、カーボンブラック及び／又はシリカを合計量として５０〜２００重量部配合することができる。使用するカーボンブラックやシリカには特に限定はなく、例えばカーボンブラックとしては、ファーネスブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、チャンネルブラック、グラファイトなど、ゴム組成物に配合することができる任意のカーボンブラックを用いることができる。これらの中でも、前述の如くＮ₂ＳＡが８０〜４００ｍ²／ｇのものが好ましい。これらのカーボンブラックは、それぞれ単独で、又は２種以上を組み合わせて用いることができる。本発明に用いることのできるシリカについても、特に限定はなく、乾式法ホワイトカーボン、湿式法ホワイトカーボン、コロイダルシリカ及び特開昭６２−６２８３８号公報に開示されている沈降シリカなど、ゴム組成物に配合することができる任意のシリカを用いることができる。これらの中でも、含水ケイ酸を主成分とする湿式法ホワイトカーボン（湿式シリカ）が好ましい。これらのシリカは、前述の如く、Ｎ₂ＳＡが８０〜４００ｍ²／ｇのものが好ましく、それぞれ単独で、又は２種以上を組み合わせて用いることができる。

本発明に係るゴム組成物に用いられる前記共重合体樹脂分は、軟化点が１００〜１５０℃のジペンテン芳香族ビニル共重合体樹脂、ピネン芳香族ビニル共重合体樹脂、ジペンテンピネン芳香族ビニル共重合体樹脂あるいはこれらの混合物であり、かかる樹脂は例えばジペンテン−スチレン共重合体樹脂、ピネン−スチレン共重合体樹脂として公知のものである。具体的には各種市販品を用いることができ、ジペンテン芳香族ビニル共重合体樹脂としては、例えば市販のヤスハラケミカル製のＹＳレジンＴＯ−１０５，ＹＳレジンＴＯ−１２５などを好適に用いることができる。ピネン芳香族ビニル共重合体樹脂としては、例えば市販のヤスハラケミカル製のＹＳレジンＴＲ−１０５などを用いることができる。

本発明に係るゴム組成物には、前記した成分に加えて、カーボンブラック及びシリカ以外の補強剤（フィラー）、加硫又は架橋剤、加硫又は架橋促進剤、各種オイル、老化防止剤、可塑剤などのタイヤ用、その他のゴム組成物用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。また本発明のゴム組成物を用いて高性能タイヤを製造する方法も従来法に準じて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、本発明の範囲をこれらの実施例に限定するものでないことはいうまでもない。

実施例１〜４及び比較例１〜３
サンプルの調製
表Ｉに示す配合において、硫黄と加硫促進剤を除くその他の配合剤を１６Ｌのバンバリーミキサーにて約５分間混合した。ローターの回転数を変量して、放出時の温度が１５０℃になるように調節した。得られたマスターバッチを再度、１６Ｌのバンバリーミキサーにて約３分間混合した。次に得られたマスターバッチを８×１６インチロールに巻きつけて後硫黄と加硫促進剤を添加して約３分間混合した。

物性評価試験
上で得た未加硫ゴムを用いて、常法に従ってサイズ２２５／４５Ｒ１７のタイヤを試作し、操縦安定性試験に供した。即ち、試作タイヤを排気量２５００ccの車に装着し、１周２．５kmのトラックを蛇行しながら１０周し、走行初期と末期のグリップ力を評価した。
３点を基準とし、３．５：わずかに感知できる程度良い、４：十分感知できる程度良い、４．５：明らかに感知できる程度良いとし、そして２．５：わずかに感知できる程度劣るとして採点した。結果は表Ｉに示す。

表Ｉ脚注
＊１：日本ゼオン製ＳＢＲ（Ｔ_g＝−３１℃，３７．５phr油展）
＊２：天然ゴム
＊３：日本ゼオン製ゲルゴム（Ｑ_i＝３５，２８phr油展）（スチレン量４１％）
＊４：Ｒｈｏｄｉａ製湿式シリカ（Ｎ₂ＳＡ＝１６０ｍ²／ｇ）
＊５：東海カーボン製カーボンブラック（Ｎ₂ＳＡ＝１４２ｍ²／ｇ）
＊６：正同化学工業製
＊７：日本油脂製
＊８：ＦＬＥＸＳＹＳ製老化防止剤
＊９：ヤスハラケミカル製ジペンテン−スチレン樹脂（軟化点＝１２５℃）
＊１０：ヤスハラケミカル製ジペンテン−スチレン樹脂（軟化点＝８５℃）
＊１１：ジャパンエナジー製石油系軟化剤
＊１２：鶴見化学工業製
＊１３：大内新興化学工業製加硫促進剤

本発明によれば、芳香族ビニル−共役ジエン共重合体を含むジエン系ゴムに、トルエン膨潤指数Ｑ_iが１６〜７０である共役ジエン系ゴムゲルを配合し、更に軟化点が１００〜１５０℃の芳香族ビニル−ジペンテン及び／又はピネン共重合体樹脂を配合することによって走行初期から高いグリップ力を発揮し、走行によってタイヤが大きく発熱した後も、その性能を維持することができるので、スポーツカー及び／又はレーシングカーの高性能タイヤのトレッド用ゴム組成物として有利に使用することができる。

Claims (4)

1. （Ａ）芳香族ビニル−共役ジエン共重合体ゴム５０〜１００重量％を含むジエン系ゴム５０〜９５重量部及びトルエン膨潤指数Ｑ_iが２０〜６５である共役ジエン系ゴムゲル７〜４０重量部からなるゴム成分１００重量部並びに
   （Ｂ）軟化点１２５℃のジペンテン−スチレン樹脂を、合計ゴム成分１００重量部当り、５〜３５重量部
   を含んでなるスポーツカー及びレーシングカー用タイヤから選ばれた高性能タイヤのトレッド用ゴム組成物。
2. 前記ジエン系ゴムの平均ガラス転移温度Ｔ_gが−４５℃〜０℃であり、窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が８０〜４００ｍ²／ｇのカーボン及び／又はシリカ５０〜２００重量部（合計ゴム成分１００重量部当り）を配合した請求項１に記載のトレッド用ゴム組成物。
3. 共役ジエン系ゴムゲルが、共役ジエン単量体単位４９．９〜９９．９重量％、芳香族ビニル単量体単位５０〜０重量％及び多官能性単量体単位０．１〜１．５重量％から構成される請求項１又は２に記載の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トレッド部に用いた、スポーツカー及びレーシングカー用タイヤから選ばれた高性能空気入りタイヤ。