JP7140179B2 - 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、低転がり抵抗性および耐カットチップ性を両立させるゴム組成物に関する。
近年、地球環境に配慮したタイヤとして、燃費性能に優れることが求められるが、同時に基本性能としてグリップ性能や耐久性を従来品と同等以上に確保することが重要である。しかしながら、燃費性能とグリップ性能は相反するものであるため、その両立は、一般的に難しいものとされている。
特許文献１は、タイヤを構成するゴム組成物に芳香族変性テルペン樹脂を配合することにより、ウェットグリップ性および低転がり抵抗性を向上することを提案する。また、特許文献２は、ゴム組成物に水添スチレン系樹脂を配合することにより、ウェットグリップ性および低転がり抵抗性を向上することを提案する。しかしながら、特許文献１および２に記載された発明では、ウェットグリップ性、低転がり抵抗性に加えて、耐カットチップ性を向上することが困難であった。すなわち、ウェットグリップ性、低転がり抵抗性および耐カットチップ性を両立させるゴム組成物は、未だ開発されていない。
本発明の目的は、ウェットグリップ性、低転がり抵抗性および耐カットチップ性を両立させる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ゴム組成物は、ジエン系ゴム１００質量部に、混合樹脂を１～１５０質量部配合してなり、前記ジエン系ゴムが天然ゴムおよびブタジエンゴムを含み、前記ジエン系ゴムの平均ガラス転移温度が－１００℃～－８０℃であり、前記混合樹脂が水添スチレン樹脂１～９９質量％および芳香族変性テルペン樹脂９９～１質量％からなり、前記水添スチレン樹脂が、スチレンモノマーのみからなるスチレン樹脂を水素添加した樹脂であることを特徴とする。
本発明のゴム組成物によれば、ジエン系ゴム１００質量部に、水添スチレン樹脂１～９９質量％および芳香族変性テルペン樹脂９９～１質量％からなる混合樹脂を１～１５０質量部配合することにより、ウェットグリップ性、低転がり抵抗性および耐カットチップ性を両立させることができる。また、前記水添スチレン樹脂の水添率は４０～９０％であるとよく、さらに、ゴム組成物は、前記ジエン系ゴム１００質量部に、無機充填材を５～３００質量部配合することができる。
スタッドレスタイヤまたはスタッドタイヤ用のゴム組成物は、前記ジエン系ゴムが天然ゴムおよびブタジエンゴムを含み、前記ジエン系ゴムの平均ガラス転移温度が－１００℃～－８０℃であるとよく、またシリカを１０～９０質量部配合するとよい。
ウインタータイヤ用のゴム組成物は、前記ジエン系ゴムがスチレンブタジエンゴムおよびブタジエンゴムを含み、前記ジエン系ゴムの平均ガラス転移温度が－１００℃～－５０℃であるとよく、またシリカを９０～１８０質量部配合するとよい。
オールシーズンタイヤ用のゴム組成物は、前記ジエン系ゴムがスチレンブタジエンゴムを含み、前記ジエン系ゴムの平均ガラス転移温度が－８０℃～－２０℃であるとよく、またシリカを１０～９０質量部配合するとよい。
高性能タイヤまたはレースタイヤ用のゴム組成物は、前記ジエン系ゴムがスチレンブタジエンゴムを含み、前記ジエン系ゴムの平均ガラス転移温度が－５０℃を超え－２０℃以下であるとよく、またシリカを９０～１８０質量部配合するとよい。
低燃費タイヤ用のゴム組成物は、前記ジエン系ゴムがスチレンブタジエンゴムを含み、前記ジエン系ゴムの平均ガラス転移温度が－４０℃～－２０℃であるとよく、またシリカを１０質量部以上９０質量部未満配合するとよい。
上述したゴム組成物は、タイヤのトレッド部を好適に構成することができる。本発明のゴム組成物でトレッド部を構成したタイヤは、ウェットグリップ性、低転がり抵抗性および耐カットチップ性を両立させることができる。
ゴム組成物は、タイヤに通常使用するジエン系ゴムを含む。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、スチレンイソプレンゴム、イソプレンブタジエンゴム、エチレン－プロピレン－ジエン共重合ゴム、クロロプレンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、等を挙げることができる。これらジエン系ゴムは、１つ以上の官能基で変性されていてもよい。官能基の種類は、特に限定されるものではないが、例えばエポキシ基、カルボキシ基、アミノ基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、シリル基、アルコキシシリル基、アミド基、オキシシリル基、シラノール基、イソシアネート基、イソチオシアネート基、カルボニル基、アルデヒド基、等が挙げられる。
天然ゴム、ブタジエンゴムおよびスチレンブタジエンゴムは、通常ゴム組成物に用いられるものであれば特に制限されるものではない。天然ゴムを配合することにより、タイヤの耐カットチップ性を確保することができる。また、ブタジエンゴムを配合することにより、タイヤの氷上・雪上性能を確保することができる。更に、スチレンブタジエンゴムを配合することにより、タイヤのウェットグリップ性を確保することができる。
ゴム組成物は、ジエン系ゴム１００質量部に、混合樹脂を１～１５０質量部配合することにより、ウェットグリップ性、低転がり抵抗性および耐カットチップ性を両立させることができる。混合樹脂が１質量部未満であると、ウェットグリップ性、低転がり抵抗性および耐カットチップ性を両立させる効果が十分に得られない。混合樹脂が１５０質量部を超えると、耐摩耗性や加工性が低下する。混合樹脂は好ましくは３～１００質量部、より好ましくは５～５０質量部配合するとよい。
混合樹脂は、水添スチレン樹脂および芳香族変性テルペン樹脂の混合物である。事前に、水添スチレン樹脂および芳香族変性テルペン樹脂を混合してもよいし、ゴム組成物を製造する混練機等に個別に投入し混合してもよいし、他の原材料と共に投入し混合してもよい。水添スチレン樹脂および芳香族変性テルペン樹脂は、それぞれウェットグリップ性および低転がり抵抗性を向上する。しかし、いずれも単独に配合したのでは耐カットチップ性を改良する効果は得られない。しかしながら、驚くべきことに水添スチレン樹脂および芳香族変性テルペン樹脂を併用することにより、ウェットグリップ性および低転がり抵抗性を向上することに加えて、耐カットチップ性を改良する作用が得られる。混合樹脂１００質量％中、水添スチレン樹脂が１～９９質量％、芳香族変性テルペン樹脂が９９～１質量％である。好ましくは水添スチレン樹脂が５～９５質量％、芳香族変性テルペン樹脂が９５～５質量％、より好ましくは水添スチレン樹脂が１０～９０質量％、芳香族変性テルペン樹脂が９０～１０質量％であるとよい。
水添スチレン樹脂は、スチレンモノマーからなるスチレン樹脂を水素添加（以下、単に「水添」と記すことがある。）した樹脂である。スチレン樹脂を水添することにより、スチレン由来の芳香環が少なくなるため、ジエン系ゴム中の分散性が改良されると共に、ジエン系ゴムの架橋を促進し、ゴムポリマー間の架橋位置を均一にして加硫後のゴム組成物のモジュラスを大きくする。更に、ゴムの架橋が均一かつタイトになることにより耐久性も良好となる。
水添スチレン樹脂のベースとなるスチレン樹脂は、スチレンを付加重合することによって得られる。付加重合反応は公知の方法に従って行うことができ、例えば、リビングアニオン重合触媒を用いて溶液重合する方法、カチオン重合触媒を用いる方法、ラジカル重合開始剤を用いる方法などで付加重合することができる。
水添スチレン樹脂は、スチレン樹脂中の芳香環を水素添加して得られる。水素添加の方法は従来公知のもので特に限定されない。芳香環の水素添加率は特に限定されないが、０．１～１００％、好ましくは１～９５％、より好ましくは４０～９０％、更に好ましくは、５０～８０％である。芳香環の水素添加率０．１％未満では、水素添加による特性が十分発現されない。ここで、芳香環の水素添加率（水添率）は、ＩＲ（赤外線分光光度計）によるスチレン由来の吸光度のピーク高さから、下記式により、算出される値である。
水添率（％）＝｛（Ｃ－Ｄ）／Ｃ｝×１００
Ｃ：水素添加前の芳香環由来の吸光度ピーク高さ
Ｄ：水素添加後の芳香環由来の吸光度ピーク高さ
なお、水添スチレン樹脂は、１種単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
水添率（％）＝｛（Ｃ－Ｄ）／Ｃ｝×１００
Ｃ：水素添加前の芳香環由来の吸光度ピーク高さ
Ｄ：水素添加後の芳香環由来の吸光度ピーク高さ
なお、水添スチレン樹脂は、１種単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
水添スチレン樹脂の分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフ法（ＧＰＣ）によるポリスチレン換算重量平均分子量（Ｍｗ）が５００～１０，０００、好ましくは１，０００～７，０００、さらに好ましくは、１，５００～５，０００である。重量平均分子量が５００未満では、ゴム組成物の耐久性が劣り、また重量平均分子量が、１０，０００を超えるとゴム組成物のグリップ性の改善効果が劣る場合がある。
芳香族変性テルペン樹脂は、テルペンおよび芳香族化合物の共重合体である。テルペンとして、例えばα－ピネン、β－ピネン、ジペンテン、リモネンなどが挙げられる。芳香族化合物として、例えば、スチレン、α－メチルスチレン、ビニルトルエン、インデンなどが挙げられる。芳香族変性テルペン樹脂中、この芳香族化合物の含有量は、好ましくは１０～５０質量％、より好ましくは１２～４５質量％であるとよい。芳香族変性テルペン樹脂をジエン系ゴムに配合することにより、ゴム組成物の動的粘弾性を改質し、ウェットグリップ性および発熱性を改良することができる。
芳香族変性テルペン樹脂の軟化点は、特に制限されるものではないが、好ましくは６０℃～１５０℃、より好ましくは８０℃～１３０℃であるとよい。芳香族変性テルペン樹脂の軟化点が６０℃未満であるとウェットグリップ性が低下する虞がある。芳香族変性テルペン樹脂の軟化点が１５０℃を超えると低転がり抵抗性が悪化する虞がある。本明細書において、芳香族変性テルペン樹脂の軟化点は、ＪＩＳ Ｋ６２２０－１（環球法）に基づき測定するものとする。
ゴム組成物は、ジエン系ゴム１００質量部に、無機充填材を好ましくは５～３００質量部、より好ましくは３０～１５０質量部配合することができる。無機充填材を配合することにより、耐カットチップ性などのタイヤ耐久性と操縦安定性を確保することができる。無機充填材として、カーボンブラック、シリカ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、タルク、クレー、マイカ、アルミナ、水酸化アルミニウム、酸化チタン、硫酸カルシウムを挙げることができる。これら他の充填剤は単独または２種以上を組み合わせて使用してもよい。
カーボンブラックは、通常ゴム組成物に用いられるものであれば特に制限されるものではない。窒素吸着比表面積が、好ましくは５０～１６０ｍ２/ｇ、より好ましくは８０～１５０ｍ２/ｇ、さらに好ましくは１００～１３０ｍ２/ｇであるとよい。窒素吸着比表面積が５０ｍ２/ｇ以上あることによりタイヤ耐久性を確保することができる。また１６０ｍ２/ｇ以下にすることにより発熱性を小さくして低転がり抵抗性を確保することができる。カーボンブラックの窒素吸着比表面積は、ＪＩＳ Ｋ６２１７－２に準拠して求めることができる。
カーボンブラックは、ジエン系ゴム１００質量部に、好ましくは５～１００質量部、より好ましくは５～８０質量部配合することができる。カーボンブラックを５質量部以上配合することにより、タイヤ耐久性を確保することができる。また剛性を確保し発熱性を小さくすることができる。カーボンブラックを１００質量部以下にすることにより、低転がり抵抗性を確保することができる。カーボンブラックは、２種類以上を組み合わせて使用してもよい。
ゴム組成物は、シリカを配合することができ、発熱性をより小さくすることができる。シリカとしては、例えば湿式シリカ（含水ケイ酸）、乾式シリカ（無水ケイ酸）、ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム等が挙げられ、これらを単独または２種以上を組み合わせて使用してもよい。またシリカの表面をシランカップリング剤により表面処理が施された表面処理シリカを使用してもよい。
ゴム組成物は、シリカと共にシランカップリング剤を配合することが好ましく、シリカの分散性を良好にすることができる。シランカップリング剤は、通常シリカと共に配合する種類を用いることができる。シランカップリング剤は、シリカ量の好ましくは５～１５質量％、より好ましくは８～１２質量％を配合するとよい。
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、熱硬化性樹脂などの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る。また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。
スタッドレスタイヤ及びスタッドタイヤ用ゴム組成物
スタッドレスタイヤまたはスタッドタイヤのトレッド部を構成するのに好適、かつ本発明の課題を解決するゴム組成物は、天然ゴムおよびブタジエンゴムを含むジエン系ゴム１００質量部に混合樹脂を１～１５０質量部配合してなり、ジエン系ゴムの平均ガラス転移温度が好ましくは－１００℃～－８０℃であるとよい。また、ジエン系ゴム１００質量部にシリカを１０～９０質量部配合するとよい。
スタッドレスタイヤまたはスタッドタイヤのトレッド部を構成するのに好適、かつ本発明の課題を解決するゴム組成物は、天然ゴムおよびブタジエンゴムを含むジエン系ゴム１００質量部に混合樹脂を１～１５０質量部配合してなり、ジエン系ゴムの平均ガラス転移温度が好ましくは－１００℃～－８０℃であるとよい。また、ジエン系ゴム１００質量部にシリカを１０～９０質量部配合するとよい。
ジエン系ゴム１００質量中、天然ゴムが好ましくは２０～８０質量％、より好ましくは３０～７０質量％含有するとよい。天然ゴムをこのような範囲で含有することにより、タイヤ耐久性を確保することができる。
ジエン系ゴム１００質量中、ブタジエンゴムが好ましくは２０～６０質量％、より好ましくは３０～５０質量％含有するとよい。ブタジエンゴムをこのような範囲で含有することにより、氷上性能を確保することができる。
ジエン系ゴムの平均ガラス転移温度が好ましくは－１００℃～－８０℃、より好ましくは－９０℃～－８０℃であるとよい。平均ガラス転移温度をこのような範囲内にすることにより、タイヤ耐久性を確保しつつ、氷上性能を確保することすることができる。本明細書においてジエン系ゴムの平均ガラス転移温度は、含有された各ジエン系ゴムのガラス転移温度とそれぞれの含有量の加重平均により算出することができる。またジエン系ゴムのガラス転移温度は、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）により２０℃／分の昇温速度条件によりサーモグラムを測定し、転移域の中点の温度とすることができる。
スタッドレスタイヤまたはスタッドタイヤに好適なゴム組成物は、ジエン系ゴム１００質量部に、シリカを好ましくは１０～９０質量部、より好ましくは２０～８０質量部配合するとよい。シリカをこのような範囲で含有することにより、ウェットグリップ性能を確保しつつ、タイヤ耐久性を確保することができる。
ウインタータイヤ用ゴム組成物
ウインタータイヤのトレッド部を構成するのに好適、かつ本発明の課題を解決するゴム組成物は、スチレンブタジエンゴムおよびブタジエンゴムを含むジエン系ゴム１００質量部に混合樹脂を１～１５０質量部配合してなり、ジエン系ゴムの平均ガラス転移温度が好ましくは－１００℃～－５０℃であるとよい。また、ジエン系ゴム１００質量部にシリカを９０～１８０質量部配合するとよい。
ウインタータイヤのトレッド部を構成するのに好適、かつ本発明の課題を解決するゴム組成物は、スチレンブタジエンゴムおよびブタジエンゴムを含むジエン系ゴム１００質量部に混合樹脂を１～１５０質量部配合してなり、ジエン系ゴムの平均ガラス転移温度が好ましくは－１００℃～－５０℃であるとよい。また、ジエン系ゴム１００質量部にシリカを９０～１８０質量部配合するとよい。
ジエン系ゴム１００質量中、スチレンブタジエンゴムが好ましくは３０～８０質量％、より好ましくは４０～７０質量％含有するとよい。スチレンブタジエンゴムをこのような範囲で含有することにより、ウェットグリップ性能を確保することができる。
ジエン系ゴム１００質量中、ブタジエンゴムが好ましくは２０～５０質量％、より好ましくは２５～４５質量％含有するとよい。ブタジエンゴムをこのような範囲で含有することにより、雪上性能を確保することができる。
ジエン系ゴムの平均ガラス転移温度が好ましくは－１００℃～－５０℃、より好ましくは－７０℃～－５０℃であるとよい。平均ガラス転移温度をこのような範囲内にすることにより、ウェットグリップ性能を確保しつつ、雪上性能を確保することができる。
ウインタータイヤに好適なゴム組成物は、ジエン系ゴム１００質量部に、シリカを好ましくは９０～１８０質量部、より好ましくは９５～１５０質量部配合するとよい。シリカをこのような範囲で含有することにより、ウェットグリップ性能を確保することができる。
オールシーズンタイヤ用ゴム組成物
オールシーズンタイヤのトレッド部を構成するのに好適、かつ本発明の課題を解決するゴム組成物は、スチレンブタジエンゴムを含むジエン系ゴム１００質量部に混合樹脂を１～１５０質量部配合してなり、ジエン系ゴムの平均ガラス転移温度が好ましくは－８０℃～－２０℃であるとよい。また、ジエン系ゴム１００質量部にシリカを１０～９０質量部配合するとよい。
オールシーズンタイヤのトレッド部を構成するのに好適、かつ本発明の課題を解決するゴム組成物は、スチレンブタジエンゴムを含むジエン系ゴム１００質量部に混合樹脂を１～１５０質量部配合してなり、ジエン系ゴムの平均ガラス転移温度が好ましくは－８０℃～－２０℃であるとよい。また、ジエン系ゴム１００質量部にシリカを１０～９０質量部配合するとよい。
ジエン系ゴム１００質量中、スチレンブタジエンゴムが好ましくは３０～８０質量％、より好ましくは４０～７０質量％含有するとよい。スチレンブタジエンゴムをこのような範囲で含有することにより、ウェットグリップ性能を確保することができる。
ジエン系ゴムの平均ガラス転移温度が好ましくは－８０℃～－２０℃、より好ましくは－８０℃～－４０℃、更に好ましくは－７０℃～－５０℃であるとよい。平均ガラス転移温度をこのような範囲内にすることにより、雪上性能を確保することができる。
オールシーズンタイヤタイヤに好適なゴム組成物は、ジエン系ゴム１００質量部に、シリカを好ましくは１０～９０質量部配より好ましくは２０～８０質量部配合するとよい。シリカをこのような範囲で含有することにより、ウェットグリップ性能を確保しつつ、タイヤ耐久性を確保することができる。
高性能タイヤまたはレースタイヤ用ゴム組成物
高性能タイヤおよびレースタイヤのトレッド部を構成するのに好適、かつ本発明の課題を解決するゴム組成物は、スチレンブタジエンゴムを含むジエン系ゴム１００質量部に混合樹脂を１～１５０質量部配合してなり、ジエン系ゴムの平均ガラス転移温度が好ましくは－５０℃を超え－２０℃以下であるとよい。また、ジエン系ゴム１００質量部にシリカを９０～１８０質量部配合するとよい。
高性能タイヤおよびレースタイヤのトレッド部を構成するのに好適、かつ本発明の課題を解決するゴム組成物は、スチレンブタジエンゴムを含むジエン系ゴム１００質量部に混合樹脂を１～１５０質量部配合してなり、ジエン系ゴムの平均ガラス転移温度が好ましくは－５０℃を超え－２０℃以下であるとよい。また、ジエン系ゴム１００質量部にシリカを９０～１８０質量部配合するとよい。
ジエン系ゴム１００質量中、スチレンブタジエンゴムが好ましくは５０～１００質量％、より好ましくは６５～９５質量％含有するとよい。スチレンブタジエンゴムをこのような範囲で含有することにより、ドライグリップを向上させることができる。
ジエン系ゴムの平均ガラス転移温度が好ましくは－５０℃を超え－２０℃以下、より好ましくは－４０℃～－３０℃であるとよい。平均ガラス転移温度をこのような範囲内にすることにより、ドライグリップ性能を確保することができる。
高性能タイヤおよびレースタイヤに好適なゴム組成物は、ジエン系ゴム１００質量部に、シリカを好ましくは９０～１８０質量部、より好ましくは９５～１５０質量部配合するとよい。シリカをこのような範囲で含有することにより、ウェットグリップ性能を確保することができる。
低燃費タイヤ用ゴム組成物
燃費性能に優れる低燃費タイヤのトレッド部を構成するのに好適、かつ本発明の課題を解決するゴム組成物は、スチレンブタジエンゴムを含むジエン系ゴム１００質量部に混合樹脂を１～１５０質量部配合してなり、ジエン系ゴムの平均ガラス転移温度が好ましくは－４０℃～－２０℃であるとよい。また、ジエン系ゴム１００質量部にシリカを１０質量部以上９０質量部未満配合するとよい。
燃費性能に優れる低燃費タイヤのトレッド部を構成するのに好適、かつ本発明の課題を解決するゴム組成物は、スチレンブタジエンゴムを含むジエン系ゴム１００質量部に混合樹脂を１～１５０質量部配合してなり、ジエン系ゴムの平均ガラス転移温度が好ましくは－４０℃～－２０℃であるとよい。また、ジエン系ゴム１００質量部にシリカを１０質量部以上９０質量部未満配合するとよい。
ジエン系ゴム１００質量中、スチレンブタジエンゴムが好ましくは４０～１００質量％、より好ましくは６０～９５質量％含有するとよい。スチレンブタジエンゴムをこのような範囲で含有することにより、ウェットグリップ性能を確保することができる。
ジエン系ゴムの平均ガラス転移温度が好ましくは－４０℃～－２０℃、より好ましくは－４０℃～－３０℃であるとよい。平均ガラス転移温度をこのような範囲内にすることにより、ウェットグリップ性能を確保しつつ、低転がり抵抗性を確保することができる。
低燃費タイヤに好適なゴム組成物は、ジエン系ゴム１００質量部に、シリカを好ましくは１０質量部以上９０質量部未満、より好ましくは２０～８０質量部配合するとよい。シリカをこのような範囲で含有することにより、ウェットグリップ性能を確保しつつ、低転がり抵抗性を確保することができる。
上述したゴム組成物は、好ましくはタイヤトレッド用ゴム組成物であり、タイヤのトレッド部を好適に構成することができる。本発明のゴム組成物でトレッド部を構成したタイヤは、ウェットグリップ性、低転がり抵抗性および耐カットチップ性を両立させることができる。なお、タイヤは、空気入りタイヤ、非空気式タイヤのいずれでもよい。
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。
表７に示す配合剤を共通配合とし、表１～６に示す配合からなるゴム組成物（実施例１～１３、標準例１～６、比較例１～１８）を、硫黄および加硫促進剤を除く成分を、１.７Ｌの密閉式バンバリーミキサーで５分間混練りした後、ミキサーから放出して室温冷却した。これを上述した１.７Ｌの密閉式バンバリーミキサーに投入し、硫黄および加硫促進剤を加えて混合することにより、ゴム組成物を調製した。また表７に記載した配合剤の配合量は、表１～６に記載したジエン系ゴム１００質量部に対する質量部で示した。
また得られたゴム組成物を使用して、１５ｃｍ×１５ｃｍ×０．２ｃｍの金型中で、１６０℃、２０分間加硫して加硫ゴムシートを作製し、下記の方法により動的粘弾性を測定し、ウェットグリップ性、低転がり抵抗性の指標にした。耐カットチップ性評価用ゴムサンプルは、得られたゴム組成物を、上面９．５ｃｍ×９．５ｃｍ、下面１０．６ｃｍ×１０．６ｃｍ、高さ３.９ｃｍの金型中で、１６０℃の温度下、２０分間プレス加硫して作製し、下記の方法により行った。
ウェットグリップ性
上記で得られた加硫ゴムシートの動的粘弾性を、東洋精機製作所社製粘弾性スペクトロメーターを用いて、初期歪み１０％、振幅±２％、周波数２０Ｈｚで測定し、０℃におけるｔａｎδを求めた。得られた結果は、表１では標準例１の値を１００とする指数とし、表２では標準例２の値を１００とする指数とし、表３では標準例３の値を１００とする指数とし、表４では標準例４の値を１００とする指数とし、表５では標準例５の値を１００とする指数とし、表６では標準例６の値を１００とする指数として、表１～６の「ウェットグリップ性」の欄に示した。この指数が大きいほど、ウェットグリップ性が優れることを意味する。
上記で得られた加硫ゴムシートの動的粘弾性を、東洋精機製作所社製粘弾性スペクトロメーターを用いて、初期歪み１０％、振幅±２％、周波数２０Ｈｚで測定し、０℃におけるｔａｎδを求めた。得られた結果は、表１では標準例１の値を１００とする指数とし、表２では標準例２の値を１００とする指数とし、表３では標準例３の値を１００とする指数とし、表４では標準例４の値を１００とする指数とし、表５では標準例５の値を１００とする指数とし、表６では標準例６の値を１００とする指数として、表１～６の「ウェットグリップ性」の欄に示した。この指数が大きいほど、ウェットグリップ性が優れることを意味する。
低転がり抵抗性
上記で得られた加硫ゴムシートの動的粘弾性を、東洋精機製作所社製粘弾性スペクトロメーターを用いて、初期歪み１０％、振幅±２％、周波数２０Ｈｚで測定し、６０℃におけるｔａｎδを求めた。得られた結果は、表１では標準例１の値を１００とする指数とし、表２では標準例２の値を１００とする指数とし、表３では標準例３の値を１００とする指数とし、表４では標準例４の値を１００とする指数とし、表５では標準例５の値を１００とする指数とし、表６では標準例６の値を１００とする指数として、表１～６の「低転がり抵抗性」の欄に示した。この指数が小さいほど、転がり抵抗が小さく、低転がり抵抗性が優れることを意味する。
上記で得られた加硫ゴムシートの動的粘弾性を、東洋精機製作所社製粘弾性スペクトロメーターを用いて、初期歪み１０％、振幅±２％、周波数２０Ｈｚで測定し、６０℃におけるｔａｎδを求めた。得られた結果は、表１では標準例１の値を１００とする指数とし、表２では標準例２の値を１００とする指数とし、表３では標準例３の値を１００とする指数とし、表４では標準例４の値を１００とする指数とし、表５では標準例５の値を１００とする指数とし、表６では標準例６の値を１００とする指数として、表１～６の「低転がり抵抗性」の欄に示した。この指数が小さいほど、転がり抵抗が小さく、低転がり抵抗性が優れることを意味する。
耐カットチップ性
上記で得られた加硫ゴムサンプルについて、１５ｃｍの高さから荷重４９Ｎの針（先端角度９０ °、径４ｍｍφ）をゴム試料片へ落下させ、針入深さを測定した。針入深さが小さい方が耐カット性は高く良好である。得られた結果は、表１では標準例１の値を１００とする指数とし、表２では標準例２の値を１００とする指数とし、表３では標準例３の値を１００とする指数とし、表４では標準例４の値を１００とする指数とし、表５では標準例５の値を１００とする指数とし、表６では標準例６の値を１００とする指数として、表１～６の「耐カットチップ性」の欄に示した。この指数が大きいほど、耐カットチップ性が優れることを意味する。
上記で得られた加硫ゴムサンプルについて、１５ｃｍの高さから荷重４９Ｎの針（先端角度９０ °、径４ｍｍφ）をゴム試料片へ落下させ、針入深さを測定した。針入深さが小さい方が耐カット性は高く良好である。得られた結果は、表１では標準例１の値を１００とする指数とし、表２では標準例２の値を１００とする指数とし、表３では標準例３の値を１００とする指数とし、表４では標準例４の値を１００とする指数とし、表５では標準例５の値を１００とする指数とし、表６では標準例６の値を１００とする指数として、表１～６の「耐カットチップ性」の欄に示した。この指数が大きいほど、耐カットチップ性が優れることを意味する。
表１～６において、使用した原材料の種類は、以下の通りである。
・ＮＲ：天然ゴム、ＳＩＲ－２０、ガラス転移温度が－６５℃
・ＳＢＲ－１：スチレンブタジエンゴム、旭化成社製タフデンＥ５８１、ガラス転移温度が－２８℃
・ＳＢＲ－２：スチレンブタジエンゴム、日本ゼオン社製Ｎｉｐｏｌ １７２３、ガラス転移温度が－５３℃
・ＢＲ：ブタジエンゴム、宇部興産社製ＵＢＥＰＯＬ １２２０、ガラス転移温度が－１０６℃
・カーボンブラック：日鉄カーボン社製ニテロン＃３００ＩＨ
・シリカ：Ｓｏｌｖａｙ社製ＺＥＯＳＩＬ １１６５ＭＰ
・シランカップリング剤：Ｅｖｏｎｉｋ Ｄｅｇｕｓｓａ社製Ｓｉ６９、ビス（トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド
・芳香族変性テルペン樹脂：ヤスハラケミカル社製ＴＯ－１２５、軟化点が１２５℃
・未水添スチレン樹脂：スチレン樹脂、ヤスハラケミカル社製ＹＳレジンＳＸ１００、軟化点が１００℃
・水添スチレン樹脂－１：水添率７０％の水添スチレン樹脂、軟化温度が１０１℃
・水添スチレン樹脂－２：水添率３０％の水添スチレン樹脂、軟化温度が９５℃
・水添スチレン樹脂－３：水添率９５％の水添スチレン樹脂、軟化温度が１１６℃
・ＮＲ：天然ゴム、ＳＩＲ－２０、ガラス転移温度が－６５℃
・ＳＢＲ－１：スチレンブタジエンゴム、旭化成社製タフデンＥ５８１、ガラス転移温度が－２８℃
・ＳＢＲ－２：スチレンブタジエンゴム、日本ゼオン社製Ｎｉｐｏｌ １７２３、ガラス転移温度が－５３℃
・ＢＲ：ブタジエンゴム、宇部興産社製ＵＢＥＰＯＬ １２２０、ガラス転移温度が－１０６℃
・カーボンブラック：日鉄カーボン社製ニテロン＃３００ＩＨ
・シリカ：Ｓｏｌｖａｙ社製ＺＥＯＳＩＬ １１６５ＭＰ
・シランカップリング剤：Ｅｖｏｎｉｋ Ｄｅｇｕｓｓａ社製Ｓｉ６９、ビス（トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド
・芳香族変性テルペン樹脂：ヤスハラケミカル社製ＴＯ－１２５、軟化点が１２５℃
・未水添スチレン樹脂：スチレン樹脂、ヤスハラケミカル社製ＹＳレジンＳＸ１００、軟化点が１００℃
・水添スチレン樹脂－１：水添率７０％の水添スチレン樹脂、軟化温度が１０１℃
・水添スチレン樹脂－２：水添率３０％の水添スチレン樹脂、軟化温度が９５℃
・水添スチレン樹脂－３：水添率９５％の水添スチレン樹脂、軟化温度が１１６℃
水添スチレン樹脂－１の調製
フラスコにトルエン５００ｇ、塩化アルミニウム触媒１５ｇを仕込み、窒素気流下攪拌を行い、１時間かけてスチレン５００ｇを滴下した。その間フラスコ内の温度を２０℃に保った。滴下終了後、水洗により脱触媒を行い、得られた反応油を減圧蒸留してトルエンを留去させ、スチレン樹脂５００ｇを得た。重量平均分子量は２，５００、軟化点は１０１℃であった。
得られたスチレン樹脂を５００ｇ、シクロヘキサンを１０００ｇ、および粉末状の安定化ニッケル触媒１０ｇをオートクレーブに仕込み、次いで、これを密閉し、雰囲気を窒素ガスで置換した後、水素ガスを導入した。そして攪拌しながら加熱し、１５０℃となったところで、水素の圧力を５０ｋｇ／ｃｍ２とし、吸収された水素を補うことで圧力を５０ｋｇ／ｃｍ２に保ちながら６時間反応させた。反応後触媒をろ過し、減圧蒸留にて溶媒を留去して、水添スチレン系樹脂を得た。軟化点は１０１℃、芳香環の水添率は７０％であった。
フラスコにトルエン５００ｇ、塩化アルミニウム触媒１５ｇを仕込み、窒素気流下攪拌を行い、１時間かけてスチレン５００ｇを滴下した。その間フラスコ内の温度を２０℃に保った。滴下終了後、水洗により脱触媒を行い、得られた反応油を減圧蒸留してトルエンを留去させ、スチレン樹脂５００ｇを得た。重量平均分子量は２，５００、軟化点は１０１℃であった。
得られたスチレン樹脂を５００ｇ、シクロヘキサンを１０００ｇ、および粉末状の安定化ニッケル触媒１０ｇをオートクレーブに仕込み、次いで、これを密閉し、雰囲気を窒素ガスで置換した後、水素ガスを導入した。そして攪拌しながら加熱し、１５０℃となったところで、水素の圧力を５０ｋｇ／ｃｍ２とし、吸収された水素を補うことで圧力を５０ｋｇ／ｃｍ２に保ちながら６時間反応させた。反応後触媒をろ過し、減圧蒸留にて溶媒を留去して、水添スチレン系樹脂を得た。軟化点は１０１℃、芳香環の水添率は７０％であった。
水添スチレン樹脂－２の調製
水添スチレン樹脂－１と同様にして、水素添加反応を３時間行った。軟化点は１０１℃、芳香環の水添率は３０％であった。
水添スチレン樹脂－１と同様にして、水素添加反応を３時間行った。軟化点は１０１℃、芳香環の水添率は３０％であった。
水添スチレン樹脂－３の調製
水添スチレン樹脂－１と同様にして、水素添加反応を８時間行った。軟化点は１１６℃、芳香環の水添率は９５％であった。
水添スチレン樹脂－１と同様にして、水素添加反応を８時間行った。軟化点は１１６℃、芳香環の水添率は９５％であった。
表７において、使用した原材料の種類は、以下の通りである。
・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
・加工助剤：ストラクトール社製ＨＴ２０７
・老化防止剤：フレキシス社製６ＰＰＤ
・ワックス：日本精鑞社製ＯＺＯＡＣＥ－００１５Ａ
・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
・加硫促進剤－１：大内新興化学社製ノクセラーＣＺ－Ｇ
・加硫促進剤－２：住友化学社製ソクシノールＤ－Ｇ
・硫黄：鶴見化学工業社製金華印油入微粉硫黄
・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
・加工助剤：ストラクトール社製ＨＴ２０７
・老化防止剤：フレキシス社製６ＰＰＤ
・ワックス：日本精鑞社製ＯＺＯＡＣＥ－００１５Ａ
・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
・加硫促進剤－１：大内新興化学社製ノクセラーＣＺ－Ｇ
・加硫促進剤－２：住友化学社製ソクシノールＤ－Ｇ
・硫黄：鶴見化学工業社製金華印油入微粉硫黄
表１から明らかなように実施例１～３のゴム組成物は、ウェットグリップ性、低転がり抵抗性、および耐カットチップ性に優れることが確認された。
比較例１のゴム組成物は、標準例１の芳香族変性テルペン樹脂の代わりに未水添のスチレン樹脂のみを配合したが、ウェットグリップ性、低転がり抵抗性、および耐カットチップ性が却って悪化した。
比較例２のゴム組成物は、芳香族変性テルペン樹脂および未水添のスチレン樹脂を併用して配合したが、ウェットグリップ性、低転がり抵抗性、および耐カットチップ性が却って悪化した。
比較例３のゴム組成物は、標準例１の芳香族変性テルペン樹脂の代わりに水添スチレン樹脂のみを配合したが、耐カットチップ性が悪化した。
比較例１のゴム組成物は、標準例１の芳香族変性テルペン樹脂の代わりに未水添のスチレン樹脂のみを配合したが、ウェットグリップ性、低転がり抵抗性、および耐カットチップ性が却って悪化した。
比較例２のゴム組成物は、芳香族変性テルペン樹脂および未水添のスチレン樹脂を併用して配合したが、ウェットグリップ性、低転がり抵抗性、および耐カットチップ性が却って悪化した。
比較例３のゴム組成物は、標準例１の芳香族変性テルペン樹脂の代わりに水添スチレン樹脂のみを配合したが、耐カットチップ性が悪化した。
表２から明らかなようにスタッドレスタイヤおよびスタッドタイヤに好適な実施例４，５のゴム組成物は、ウェットグリップ性、低転がり抵抗性、および耐カットチップ性に優れることが確認された。
比較例４のゴム組成物は、標準例２の芳香族変性テルペン樹脂の代わりに未水添のスチレン樹脂のみを配合したが、ウェットグリップ性、低転がり抵抗性、および耐カットチップ性が却って悪化した。
比較例５のゴム組成物は、芳香族変性テルペン樹脂および未水添のスチレン樹脂を併用して配合したが、ウェットグリップ性、低転がり抵抗性、および耐カットチップ性が却って悪化した。
比較例６のゴム組成物は、標準例２の芳香族変性テルペン樹脂の代わりに水添スチレン樹脂のみを配合したが、耐カットチップ性が悪化した。
比較例４のゴム組成物は、標準例２の芳香族変性テルペン樹脂の代わりに未水添のスチレン樹脂のみを配合したが、ウェットグリップ性、低転がり抵抗性、および耐カットチップ性が却って悪化した。
比較例５のゴム組成物は、芳香族変性テルペン樹脂および未水添のスチレン樹脂を併用して配合したが、ウェットグリップ性、低転がり抵抗性、および耐カットチップ性が却って悪化した。
比較例６のゴム組成物は、標準例２の芳香族変性テルペン樹脂の代わりに水添スチレン樹脂のみを配合したが、耐カットチップ性が悪化した。
表３から明らかなようにウインタータイヤに好適な実施例６，７のゴム組成物は、ウェットグリップ性、低転がり抵抗性、および耐カットチップ性に優れることが確認された。
比較例７のゴム組成物は、標準例３の芳香族変性テルペン樹脂の代わりに未水添のスチレン樹脂のみを配合したが、ウェットグリップ性、低転がり抵抗性、および耐カットチップ性が却って悪化した。
比較例８のゴム組成物は、芳香族変性テルペン樹脂および未水添のスチレン樹脂を併用して配合したが、ウェットグリップ性、低転がり抵抗性、および耐カットチップ性が却って悪化した。
比較例９のゴム組成物は、標準例３の芳香族変性テルペン樹脂の代わりに水添スチレン樹脂のみを配合したが、耐カットチップ性が悪化した。
比較例７のゴム組成物は、標準例３の芳香族変性テルペン樹脂の代わりに未水添のスチレン樹脂のみを配合したが、ウェットグリップ性、低転がり抵抗性、および耐カットチップ性が却って悪化した。
比較例８のゴム組成物は、芳香族変性テルペン樹脂および未水添のスチレン樹脂を併用して配合したが、ウェットグリップ性、低転がり抵抗性、および耐カットチップ性が却って悪化した。
比較例９のゴム組成物は、標準例３の芳香族変性テルペン樹脂の代わりに水添スチレン樹脂のみを配合したが、耐カットチップ性が悪化した。
表４から明らかなようにオールシーズンタイヤに好適な実施例８，９のゴム組成物は、ウェットグリップ性、低転がり抵抗性、および耐カットチップ性に優れることが確認された。
比較例１０のゴム組成物は、標準例４の芳香族変性テルペン樹脂の代わりに未水添のスチレン樹脂のみを配合したが、ウェットグリップ性、低転がり抵抗性、および耐カットチップ性が却って悪化した。
比較例１１のゴム組成物は、芳香族変性テルペン樹脂および未水添のスチレン樹脂を併用して配合したが、ウェットグリップ性、低転がり抵抗性、および耐カットチップ性が却って悪化した。
比較例１２のゴム組成物は、標準例４の芳香族変性テルペン樹脂の代わりに水添スチレン樹脂のみを配合したが、耐カットチップ性が悪化した。
比較例１０のゴム組成物は、標準例４の芳香族変性テルペン樹脂の代わりに未水添のスチレン樹脂のみを配合したが、ウェットグリップ性、低転がり抵抗性、および耐カットチップ性が却って悪化した。
比較例１１のゴム組成物は、芳香族変性テルペン樹脂および未水添のスチレン樹脂を併用して配合したが、ウェットグリップ性、低転がり抵抗性、および耐カットチップ性が却って悪化した。
比較例１２のゴム組成物は、標準例４の芳香族変性テルペン樹脂の代わりに水添スチレン樹脂のみを配合したが、耐カットチップ性が悪化した。
表５から明らかなように高性能タイヤおよびレースタイヤタイヤに好適な実施例１０，１１のゴム組成物は、ウェットグリップ性、低転がり抵抗性、および耐カットチップ性に優れることが確認された。
比較例１３のゴム組成物は、標準例５の芳香族変性テルペン樹脂の代わりに未水添のスチレン樹脂のみを配合したが、ウェットグリップ性、低転がり抵抗性、および耐カットチップ性が却って悪化した。
比較例１４のゴム組成物は、芳香族変性テルペン樹脂および未水添のスチレン樹脂を併用して配合したが、ウェットグリップ性、低転がり抵抗性、および耐カットチップ性が却って悪化した。
比較例１５のゴム組成物は、標準例５の芳香族変性テルペン樹脂の代わりに水添スチレン樹脂のみを配合したが、耐カットチップ性が悪化した。
比較例１３のゴム組成物は、標準例５の芳香族変性テルペン樹脂の代わりに未水添のスチレン樹脂のみを配合したが、ウェットグリップ性、低転がり抵抗性、および耐カットチップ性が却って悪化した。
比較例１４のゴム組成物は、芳香族変性テルペン樹脂および未水添のスチレン樹脂を併用して配合したが、ウェットグリップ性、低転がり抵抗性、および耐カットチップ性が却って悪化した。
比較例１５のゴム組成物は、標準例５の芳香族変性テルペン樹脂の代わりに水添スチレン樹脂のみを配合したが、耐カットチップ性が悪化した。
表６から明らかなように低燃費タイヤに好適な実施例１２，１３のゴム組成物は、ウェットグリップ性、低転がり抵抗性、および耐カットチップ性に優れることが確認された。
比較例１６のゴム組成物は、標準例６の芳香族変性テルペン樹脂の代わりに未水添のスチレン樹脂のみを配合したが、ウェットグリップ性、低転がり抵抗性、および耐カットチップ性が却って悪化した。
比較例１７のゴム組成物は、芳香族変性テルペン樹脂および未水添のスチレン樹脂を併用して配合したが、ウェットグリップ性、低転がり抵抗性、および耐カットチップ性が却って悪化した。
比較例１８のゴム組成物は、標準例６の芳香族変性テルペン樹脂の代わりに水添スチレン樹脂のみを配合したが、耐カットチップ性が悪化した。
比較例１６のゴム組成物は、標準例６の芳香族変性テルペン樹脂の代わりに未水添のスチレン樹脂のみを配合したが、ウェットグリップ性、低転がり抵抗性、および耐カットチップ性が却って悪化した。
比較例１７のゴム組成物は、芳香族変性テルペン樹脂および未水添のスチレン樹脂を併用して配合したが、ウェットグリップ性、低転がり抵抗性、および耐カットチップ性が却って悪化した。
比較例１８のゴム組成物は、標準例６の芳香族変性テルペン樹脂の代わりに水添スチレン樹脂のみを配合したが、耐カットチップ性が悪化した。
Claims (15)
- ジエン系ゴム１００質量部に、混合樹脂を１～１５０質量部配合してなり、前記ジエン系ゴムが天然ゴムおよびブタジエンゴムを含み、前記ジエン系ゴムの平均ガラス転移温度が－１００℃～－８０℃であり、前記混合樹脂が水添スチレン樹脂１～９９質量％および芳香族変性テルペン樹脂９９～１質量％からなり、前記水添スチレン樹脂が、スチレンモノマーのみからなるスチレン樹脂を水素添加した樹脂であることを特徴とするゴム組成物。
- 前記ジエン系ゴム１００質量部に、無機充填材を５～３００質量部配合してなることを特徴とする請求項１に記載のゴム組成物。
- 前記ジエン系ゴム１００質量部に、シリカを１０～９０質量部配合してなることを特徴とする請求項１または２に記載のゴム組成物。
- ジエン系ゴム１００質量部に、混合樹脂を１～１５０質量部、シリカを９０～１８０質量部配合してなり、前記ジエン系ゴムがスチレンブタジエンゴムおよびブタジエンゴムを含み、前記ジエン系ゴムの平均ガラス転移温度が－１００℃～－５０℃であり、前記混合樹脂が水添スチレン樹脂１～９９質量％および芳香族変性テルペン樹脂９９～１質量％からなり、前記水添スチレン樹脂が、スチレンモノマーのみからなるスチレン樹脂を水素添加した樹脂であることを特徴とするゴム組成物。
- ジエン系ゴム１００質量部に、混合樹脂を１～１５０質量部配合してなり、前記ジエン系ゴムがスチレンブタジエンゴムを含み、前記ジエン系ゴムの平均ガラス転移温度が－６７．５℃～－２０℃であり、前記混合樹脂が水添スチレン樹脂１～９９質量％および芳香族変性テルペン樹脂９９～１質量％からなり、前記水添スチレン樹脂が、スチレンモノマーのみからなるスチレン樹脂を水素添加した樹脂であることを特徴とするゴム組成物。
- 前記ジエン系ゴム１００質量部に、無機充填材を５～３００質量部配合してなることを特徴とする請求項５に記載のゴム組成物。
- 前記ジエン系ゴム１００質量部に、シリカを１０～９０質量部配合してなることを特徴とする請求項５または６に記載のゴム組成物。
- ジエン系ゴム１００質量部に、混合樹脂を１～１５０質量部配合してなり、前記ジエン系ゴムがスチレンブタジエンゴムを含み、前記ジエン系ゴムの平均ガラス転移温度が－５０℃を超え－２０℃以下であり、前記混合樹脂が水添スチレン樹脂１～９９質量％および芳香族変性テルペン樹脂９９～１質量％からなり、前記水添スチレン樹脂が、スチレンモノマーのみからなるスチレン樹脂を水素添加した樹脂であることを特徴とするゴム組成物。
- 前記ジエン系ゴム１００質量部に、無機充填材を５～３００質量部配合してなることを特徴とする請求項８に記載のゴム組成物。
- 前記ジエン系ゴム１００質量部に、シリカを９０～１８０質量部配合してなることを特徴とする請求項８または９に記載のゴム組成物。
- ジエン系ゴム１００質量部に、混合樹脂を１～１５０質量部配合してなり、前記ジエン系ゴムがスチレンブタジエンゴムを含み、前記ジエン系ゴムの平均ガラス転移温度が－４０℃～－２０℃であり、前記混合樹脂が水添スチレン樹脂１～９９質量％および芳香族変性テルペン樹脂９９～１質量％からなり、前記水添スチレン樹脂が、スチレンモノマーのみからなるスチレン樹脂を水素添加した樹脂であることを特徴とするゴム組成物。
- 前記ジエン系ゴム１００質量部に、無機充填材を５～３００質量部配合してなることを特徴とする請求項１１に記載のゴム組成物。
- 前記ジエン系ゴム１００質量部に、シリカを１０質量部以上９０質量部未満配合してなることを特徴とする請求項１１または１２に記載のゴム組成物。
- 前記水添スチレン樹脂の水添率が４０～９０％であることを特徴とする請求項１～１７のいずれかに記載のゴム組成物。
- 請求項１～１４のいずれかに記載のゴム組成物でトレッド部を構成してなるタイヤ。
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