JP6822018B2 - タイヤトレッド用ゴム組成物 - Google Patents
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Description
本発明は、ウェットグリップ性能および低温環境での耐クラック性を改良するようにしたタイヤトレッド用ゴム組成物に関する。
空気入りタイヤには、グリップ性能、低転がり抵抗性、耐久性に優れることが求められる。また空気入りタイヤは、暑熱地域から寒冷地域まで全世界で使用されるため、極めて広い温度領域において、上述した特性に優れることが要求される。例えばウェットグリップ性能を改良するため、トレッド用ゴム組成物にガラス転移温度が高いポリマーやシリカを配合することが知られている。しかし、ガラス転移温度を高くすると脆化温度が高くなり、低温環境での耐クラック性が低くなることが懸念される。
特許文献１は、ハロゲン化ブチルゴムに（メタ）アクリルシラン化合物を配合したゴム組成物が、ウェットグリップ性能および低転がり抵抗性を改良することを記載する。しかし、このゴム組成物はウェットグリップ性能を改良するが、低温環境での耐クラック性を改良するという課題を解決するものではなかった。
本発明の目的は、ウェットグリップ性能および低温環境での耐クラック性を従来レベル以上に向上させるようにしたタイヤトレッド用ゴム組成物を提供することにある。
上記目的を達成する本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、ハロゲン化ブチルゴムを１０質量％以上５０質量％未満含むジエン系ゴム１００質量部に、カーボンブラックおよび／またはシリカを４５〜１５０質量部、Ｃ９系樹脂を１〜３０質量部配合してなり、前記Ｃ９系樹脂がスチレンおよびα−メチルスチレンからなり、前記Ｃ９系樹脂１００％のうち、α−メチルスチレンを４０％以上含むことを特徴とする。
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、上述した構成により、ウェットグリップ性能および低温環境での耐クラック性を従来レベル以上に向上させることができる。
タイヤトレッド用ゴム組成物は、前記カーボンブラックおよびシリカの配合量の合計が５０〜１５０質量部であるとよい。本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物からなるトレッド部を有する空気入りタイヤは、ウェットグリップ性能および耐クラック性能のバランスをより優れたものにすることができる。
図１において、タイヤトレッド用ゴム組成物は、トレッド部１、サイド部２及びビード部３を有し、左右のビード部３，３間にカーカス層４が装架され、その両端部がビードコア５の周りにタイヤ内側から外側に折り返されている。トレッド部１におけるカーカス層４のタイヤ径方向外側にはベルト層６が配置され、そのベルト層６の外側にトレッドゴム９が配置される。またカーカス層４のタイヤ径方向内側にはタイゴム７が配置され、更にその内側にインナーライナー８が配置される。トレッドゴム９は、本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物により好適に形成される。
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物のゴム成分はジエン系ゴムであり、ハロゲン化ブチルゴムを含む。ハロゲン化ブチルゴムの含有量は、ジエン系ゴム１００質量％中１０質量％以上５０質量％未満、好ましくは１４〜４６質量％、より好ましくは１８〜４２質量％である。ハロゲン化ブチルゴムを１０質量％以上含有することにより、低温脆化性を確保しウェットグリップ性能を高いレベルで維持することができる。またハロゲン化ブチルゴムを５０質量％未満含有することにより、ウェットグリップ性能を確保し低温脆化性を高いレベルで維持することができる。ハロゲン化ブチルゴムとして、臭素化ブチルゴム、塩素化ブチルゴム等を例示することができる。
ジエン系ゴムは、ハロゲン化ブチルゴム以外の他のジエン系ゴムを含有することができる。他のジエン系ゴムとして、例えば天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブチルゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム等が挙げられ、単独又は複数のブレンドとして使用することができる。なかでも天然ゴム、スチレン−ブタジエンゴムが好ましく、ハロゲン化ブチルゴムおよび天然ゴム、或はハロゲン化ブチルゴムおよびスチレン−ブタジエンゴムにより、ジエン系ゴム１００質量％にすることができる。
タイヤトレッド用ゴム組成物は、カーボンブラックおよび／またはシリカを配合することにより、ゴム硬度および耐クラック性を高くする。カーボンブラックおよびシリカの配合量の合計は、ジエン系ゴム１００質量部に対し４５〜１５０質量部、好ましくは５０〜１４０質量部、より好ましくは５５〜１３０質量部である。カーボンブラックおよびシリカの配合量の合計が４５質量部未満であると、ゴム組成物のゴム硬度が十分に得られず、操縦安定性が低下する。またカーボンブラックおよびシリカの配合量の合計が１５０質量部を超えると、低温脆化性が悪化し耐クラック性が低下する。カーボンブラックおよびシリカは、いずれか１つを配合することもできるし、両方を配合することもできる。
本発明で使用するカーボンブラックは、窒素吸着比表面積Ｎ2ＳＡが好ましくは７０〜１７０ｍ2／ｇ、より好ましくは８０〜１６０ｍ2／ｇであるとよい。Ｎ2ＳＡが７０ｍ2／ｇ未満であると、ゴム組成物のゴム硬度が十分に得られず、操縦安定性が低下する。Ｎ2ＳＡが１７０ｍ2／ｇを超えると、カーボンブラックの分散性が悪化し、操縦安定性が低下する。カーボンブラックのＮ2ＳＡは、ＪＩＳ Ｋ６２１７−２に準拠して、測定するものとする。
本発明で使用するシリカのＣＴＡＢ吸着比表面積は、特に限定されるものではないが好ましくは１３０〜２５０ｍ2／ｇ、より好ましくは１５０〜２１０ｍ2／ｇであるとよい。シリカのＣＴＡＢ吸着比表面積が１３０ｍ2／ｇ未満であると、十分なウェットグリップ性能が得られない。シリカのＣＴＡＢ吸着比表面積が２５０ｍ2／ｇを超えると、シリカの分散性が悪化し、操縦安定性が低下する。シリカのＣＴＡＢ吸着比表面積は、ＩＳＯ ５７９４−１に準拠して、測定するものとする。
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、α−メチルスチレンを４０％以上含むＣ９系樹脂を含む。このＣ９系樹脂を配合することにより、ウェットグリップ性能および低温脆化性を改良することができる。Ｃ９系樹脂の配合量は、ジエン系ゴム１００質量部に対し１〜３０質量部、好ましくは２〜２０質量部である。Ｃ９系樹脂の配合量が１質量部未満であると、ウェットグリップ性能および低温脆化性を改良することができない。またＣ９系樹脂の配合量が３０質量部を超えると、低温脆化性が却って悪化すると共に、転がり抵抗が大きくなる。本発明において、Ｃ９系樹脂は、Ｃ５系樹脂、Ｃ５／Ｃ９系樹脂、Ｃ１０系樹脂（例えばテルペン系樹脂）など他の樹脂と共に配合することができる。そのときのＣ９系樹脂の配合量は、上述した範囲内であるとよい。
本発明において、Ｃ９系樹脂１００％のうち、α−メチルスチレンを４０％以上含む。α−メチルスチレンを４０％以上含むことにより、ウェットグリップ性能および低温脆化性を優れたものにすることができる。Ｃ９系樹脂１００％中、α−メチルスチレンの含量は、好ましくは５０〜９５％であるとよい。本明細書において、α−メチルスチレンの含量は、Ｃ９系樹脂をＧＣ−ＭＳ（ガスクロマトグラフ-質量分析計）を使用して分解温度５７０℃の条件で測定することができる。α−メチルスチレンを４０％以上含むＣ９系樹脂は、原油の留分を更に精製しα−メチルスチレン含量が多い成分を（共）重合することにより得ることができる。
Ｃ９系樹脂は、原油を蒸留、分解、改質などの処理をして得られた成分を重合して製造される芳香族系炭化水素樹脂であり、炭素数が９であるＣ９成分を主原料にした重合体および共重合体をいう。「Ｃ９成分を主原料」にするとは、芳香族系炭化水素樹脂を構成するモノマーのうち、Ｃ９成分が５０％以上、好ましくは５６％以上であることをいう。またＣ９成分として、例えばα−メチルスチレン、インデン、ｏ−ビニルトルエン、ｍ−ビニルトルエン、ｐ−ビニルトルエンなどの留分を挙げることができる。なおＣ９系樹脂は、Ｃ９成分以外に、ベンゼン、トルエン、キシレン、スチレン、１，２−ペンタジエン、イソプロペニルトルエン等の留分を少量成分として含む共重合体でもよい。ここで少量成分とは、Ｃ９系樹脂中、好ましくは４９％以下、より好ましくは４５％以下であるものとする。
本発明において、タイヤトレッド用ゴム組成物は、加硫又は架橋剤、加硫促進剤、老化防止剤、可塑剤、加工助剤、液状ポリマー、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂などのタイヤトレッド用ゴム組成物に一般的に使用される各種添加剤を、本発明の目的を阻害しない範囲内で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ゴム組成物とし、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。本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、通常のゴム用混練機械、例えば、バンバリーミキサー、ニーダー、ロール等を使用して、上記各成分を混合することによって製造することができる。
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、トレッド部を構成するゴム組成物として好適である。またこのタイヤトレッド用ゴム組成物からなるトレッド部を有する空気入りタイヤは、ウェットグリップ性能および低温環境下での耐クラック性とのバランスを従来レベル以上に優れたものにすることができる。
以下、実施例によって本発明をさらに説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
タイヤトレッド用ゴム組成物
表２に示す配合を共通処方とする、表１に示す配合からなる９種類のタイヤトレッド用ゴム組成物（実施例１〜３、標準例、比較例１〜５）を、硫黄、加硫促進剤を除く成分を１.８Ｌの密閉型ミキサーで５分間混練し放出しマスターバッチとした。得られたマスターバッチに、硫黄、加硫促進剤を加えてオープンロールで混合することにより、９種類のタイヤトレッド用ゴム組成物を調製した。なお表２に示す配合は、表１に記載したジエン系ゴム１００質量部に対する配合量（質量部）を意味する。
表２に示す配合を共通処方とする、表１に示す配合からなる９種類のタイヤトレッド用ゴム組成物（実施例１〜３、標準例、比較例１〜５）を、硫黄、加硫促進剤を除く成分を１.８Ｌの密閉型ミキサーで５分間混練し放出しマスターバッチとした。得られたマスターバッチに、硫黄、加硫促進剤を加えてオープンロールで混合することにより、９種類のタイヤトレッド用ゴム組成物を調製した。なお表２に示す配合は、表１に記載したジエン系ゴム１００質量部に対する配合量（質量部）を意味する。
得られた９種類のタイヤトレッド用ゴム組成物を使用して所定形状の金型中で、１７０℃、１０分間加硫して加硫試験片を作製し、下記に示す方法によりウェットグリップ性能（０℃のｔａｎδ）および低温脆化特性（脆化温度）の評価を行った。
ウェットグリップ性能
得られたゴム組成物の加硫試験片を使用し、ＪＩＳ Ｋ６３９４：２００７に準拠して、粘弾性スペクトロメーター（岩本製作所社製）を用いて、伸張変形歪率１０％±２％、振動数２０Ｈｚ、温度０℃の条件でｔａｎδを測定した。標準例の値を１００とする指数として、表１の「ウェットグリップ性能」の欄に示した。この指数が大きいほど０℃のｔａｎδが大きく、タイヤにしたときウェットグリップ性能が優れることを意味する。
得られたゴム組成物の加硫試験片を使用し、ＪＩＳ Ｋ６３９４：２００７に準拠して、粘弾性スペクトロメーター（岩本製作所社製）を用いて、伸張変形歪率１０％±２％、振動数２０Ｈｚ、温度０℃の条件でｔａｎδを測定した。標準例の値を１００とする指数として、表１の「ウェットグリップ性能」の欄に示した。この指数が大きいほど０℃のｔａｎδが大きく、タイヤにしたときウェットグリップ性能が優れることを意味する。
脆化温度
得られたゴム組成物の加硫試験片を用いて、ＪＩＳ Ｋ６２６１「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム‐低温特性の求め方」の低温衝撃ぜい化試験に準拠し、脆化温度を測定した。得られた結果は、標準例の値を１００とする指数として、表１の「低温脆化特性」の欄に記載した。この指数が大きいほど脆化温度が低く、低温下での耐クラック性に優れることを意味する。
得られたゴム組成物の加硫試験片を用いて、ＪＩＳ Ｋ６２６１「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム‐低温特性の求め方」の低温衝撃ぜい化試験に準拠し、脆化温度を測定した。得られた結果は、標準例の値を１００とする指数として、表１の「低温脆化特性」の欄に記載した。この指数が大きいほど脆化温度が低く、低温下での耐クラック性に優れることを意味する。
なお、表１において使用した原材料の種類を下記に示す。
・ハロゲン化ブチルゴム：臭素化イソブチレンイソプレンラバー、ＥＸＸＯＮ ＣＨＥＭＩＣＡＬ社製
・ＳＢＲ：スチレンブタジエンゴム、日本ゼオン社製Ｎｉｐｏｌ ＮＳ１１６Ｒ
・カーボンブラック：キャボットジャパン社製ショウブラックＮ３３９、Ｎ2ＳＡが８８ｍ2／ｇ
・シリカ：ローディア社製ＺＥＯＳＩＬ １１６５ＭＰ、ＣＴＡＢ吸着比表面積が１５９ｍ2／ｇ
・Ｃ５系樹脂：トーネックス社製、エスコレッツ１１０２石油樹脂
・Ｃ９系樹脂−１：東ソー社製ペトコール、ＧＣ−ＭＳの組成分析は、スチレンが３３％、α−メチルスチレンが１５％、ビニルトルエンが２０％、インデンが３０％
・Ｃ９系樹脂−２：ＡＲＩＺＯＮＡ ＣＨＥＭＩＣＡＬ製ＳＹＬＶＡＲＥＳ ＳＡ１４０、ＧＣ−ＭＳの組成分析は、スチレンが４４％、α−メチルスチレンが５６％
・Ｃ９系樹脂−３：三井化学社製ＦＴＲ ２１４０、ＧＣ−ＭＳの組成分析は、スチレンが３１％、α−メチルスチレンが６９％
・テルペン系樹脂：ヤスハラケミカル社製ＹＳレジンＴＯ−１２５
・アロマオイル：昭和シェル石油社製エキストラクト４号Ｓ
・ハロゲン化ブチルゴム：臭素化イソブチレンイソプレンラバー、ＥＸＸＯＮ ＣＨＥＭＩＣＡＬ社製
・ＳＢＲ：スチレンブタジエンゴム、日本ゼオン社製Ｎｉｐｏｌ ＮＳ１１６Ｒ
・カーボンブラック：キャボットジャパン社製ショウブラックＮ３３９、Ｎ2ＳＡが８８ｍ2／ｇ
・シリカ：ローディア社製ＺＥＯＳＩＬ １１６５ＭＰ、ＣＴＡＢ吸着比表面積が１５９ｍ2／ｇ
・Ｃ５系樹脂：トーネックス社製、エスコレッツ１１０２石油樹脂
・Ｃ９系樹脂−１：東ソー社製ペトコール、ＧＣ−ＭＳの組成分析は、スチレンが３３％、α−メチルスチレンが１５％、ビニルトルエンが２０％、インデンが３０％
・Ｃ９系樹脂−２：ＡＲＩＺＯＮＡ ＣＨＥＭＩＣＡＬ製ＳＹＬＶＡＲＥＳ ＳＡ１４０、ＧＣ−ＭＳの組成分析は、スチレンが４４％、α−メチルスチレンが５６％
・Ｃ９系樹脂−３：三井化学社製ＦＴＲ ２１４０、ＧＣ−ＭＳの組成分析は、スチレンが３１％、α−メチルスチレンが６９％
・テルペン系樹脂：ヤスハラケミカル社製ＹＳレジンＴＯ−１２５
・アロマオイル：昭和シェル石油社製エキストラクト４号Ｓ
なお、表２において使用した原材料の種類を下記に示す。
・酸化亜鉛：正同化学工業社製酸化亜鉛３種
・ステアリン酸：日油社製ビーズステアリン酸
・老化防止剤−１：Ｓｏｌｕｔｉａ Ｅｕｒｏｐｅ社製ＳＡＮＴＯＦＬＥＸ ６ＰＰＤ
・老化防止剤−２：ＮＯＣＩＬ ＬＩＭＩＴＥＤ社製ＰＩＬＮＯＸ ＴＤＱ
・シランカップリング剤：Ｅｖｏｎｉｋ Ｄｅｇｕｓｓａ社製Ｓｉ６９
・硫黄：鶴見化学工業社製金華印油入微粉硫黄（硫黄の含有量９５．２４質量％）
・加硫促進剤−１：大内新興化学工業社製ノクセラーＣＺ−Ｇ
・加硫促進剤−２：住友化学株式会社製ソクシノールＤ-Ｇ
・酸化亜鉛：正同化学工業社製酸化亜鉛３種
・ステアリン酸：日油社製ビーズステアリン酸
・老化防止剤−１：Ｓｏｌｕｔｉａ Ｅｕｒｏｐｅ社製ＳＡＮＴＯＦＬＥＸ ６ＰＰＤ
・老化防止剤−２：ＮＯＣＩＬ ＬＩＭＩＴＥＤ社製ＰＩＬＮＯＸ ＴＤＱ
・シランカップリング剤：Ｅｖｏｎｉｋ Ｄｅｇｕｓｓａ社製Ｓｉ６９
・硫黄：鶴見化学工業社製金華印油入微粉硫黄（硫黄の含有量９５．２４質量％）
・加硫促進剤−１：大内新興化学工業社製ノクセラーＣＺ−Ｇ
・加硫促進剤−２：住友化学株式会社製ソクシノールＤ-Ｇ
表１から明らかなように実施例１〜３のタイヤトレッド用ゴム組成物は、ウェットグリップ性能および低温脆化特性を従来レベル以上に向上することが確認された。
比較例１のタイヤトレッド用ゴム組成物は、ハロゲン化ブチルゴムが５０質量％以上であるので、ウェットグリップ性能が低下する。
比較例２のタイヤトレッド用ゴム組成物は、ハロゲン化ブチルゴムが１０質量％未満であるので、低温脆化特性が低下する。
比較例３のタイヤトレッド用ゴム組成物は、Ｃ９系樹脂が３０質量部を超えるので、低温脆化特性が低下する。
比較例４のタイヤトレッド用ゴム組成物は、α−メチルスチレンが４０％未満のＣ９系樹脂およびＣ５系樹脂を配合したので、ウェットグリップ性能が低下する。
比較例５のタイヤトレッド用ゴム組成物は、Ｃ９系樹脂を配合せず、代わりにテルペン系樹脂を配合したので、低温脆化特性が低下する。
比較例２のタイヤトレッド用ゴム組成物は、ハロゲン化ブチルゴムが１０質量％未満であるので、低温脆化特性が低下する。
比較例３のタイヤトレッド用ゴム組成物は、Ｃ９系樹脂が３０質量部を超えるので、低温脆化特性が低下する。
比較例４のタイヤトレッド用ゴム組成物は、α−メチルスチレンが４０％未満のＣ９系樹脂およびＣ５系樹脂を配合したので、ウェットグリップ性能が低下する。
比較例５のタイヤトレッド用ゴム組成物は、Ｃ９系樹脂を配合せず、代わりにテルペン系樹脂を配合したので、低温脆化特性が低下する。
１ トレッド部
２ サイド部
３ ビード部
９ トレッドゴム
２ サイド部
３ ビード部
９ トレッドゴム
Claims (3)
- ハロゲン化ブチルゴムを１０質量％以上５０質量％未満含むジエン系ゴム１００質量部に、カーボンブラックおよび／またはシリカを４５〜１５０質量部、Ｃ９系樹脂を１〜３０質量部配合してなり、前記Ｃ９系樹脂がスチレンおよびα−メチルスチレンからなり、前記Ｃ９系樹脂１００％のうち、α−メチルスチレンを４０％以上含むことを特徴とするタイヤトレッド用ゴム組成物。
- 前記カーボンブラックおよびシリカの配合量の合計が５０〜１５０質量部である、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または２に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物からなるトレッド部を有することを特徴とする空気入りタイヤ。
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