JP4372171B2 - タイヤトレッド用ゴム組成物 - Google Patents

Description

本発明はタイヤ用ゴム組成物に関し、更に詳しくは転がり抵抗とウェット性能とをともに向上させ、地球環境に配慮したタイヤトレッド用ゴム組成物及びそれを用いた空気入りタイヤに関する。

近年、地球環境の悪化を懸念する風潮から、環境に配慮した製品が求められるようになっており、タイヤもその例外ではなくなってきている。しかしながら、使用する原材料を単に天然系素材に置き換えるだけでは現行製品と同等以上の性能を出すこと、特に転がり抵抗とウェット性能を両立させることは難しいため、種々の原材料の選択が検討されている。

上記観点から種々検討開発が行われており、例えば特許文献１には、タイヤの転動抵抗を悪化させることなく、ウェットグリップを向上させるべく、ジエン系ゴムに対し、テルペン類の芳香族ビニル共重合体及びその水素添加物を配合することが提案されているが、この提案にはシリカを配合することについては触れられていない。特許文献２には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高性能タイヤトレッド用ゴム組成物として、ガラス転移点（Ｔｇ）が−３５℃〜０℃のＳＢＲを７０重量部以上含む原料ゴム１００重量部に対し、充填剤８０〜１８０重量部、軟化点が６０℃〜１００℃のジペンテン芳香族ビニル共重合体樹脂又はα−ピネン樹脂５〜６０重量部を配合することが提案されているが、この配合では高い非石油系原料比率のゴム組成物は得られず、また転がり抵抗とウェット性能のバランスも十分ではない。

特許文献３は、単環式又は二環式の不飽和テルペンの重合で得られる単位を７０〜１００質量％の分率で含み且つＴｇが５０〜１２０℃で数平均分子量が４００〜２０００ｇ／molの可塑化用樹脂を含む、耐摩耗性が改善されたトレッドキャップ用ゴム組成物及びこのトレッドを含むタイヤを提案している。しかしながら、この提案も、本発明のようにシリカ及びＮＲとの相溶性が良い末端変性ＳＢＲを用いることは記載されておらず、高い非石油系原料比率を達成するものではない。特許文献４には、石油外資源の含有比率を高め、ウェット路面及びドライ路面において充分な走行性能を示すタイヤのトレッド用ゴム組成物を開発することを目的に、天然ゴム及び／又はエポキシ化天然ゴムを８０重量％以上含むゴム成分１００重量部に対して、８重量部以上のレジン及び白色充填剤８０重量％以上からなる充填剤を含有するトレッド用ゴム組成物が提案されている。しかし、この提案も上記特許文献３の提案と同様に、シリカ及びＮＲとの相溶性が良い末端変性ＳＢＲを用いることについて言及していない。

特開平９−３０９９７８号公報 特開平１０−２０４２１６号公報 特表２００５−５３４７５９号公報 特開２００６−６３０９３号公報

従って、本発明の目的は、可能な限り原材料に天然系素材を使用することによって環境に配慮すると同時に、転がり抵抗とウェット性能をともに向上させたタイヤ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、１００〜７０重量部の天然ゴム（ＮＲ）及び０〜３０重量部の末端変性スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（末端変性ＳＢＲ）からなるゴム成分の合計１００重量部、ＢＥＴ比表面積が１４０ｍ²／ｇ以下のシリカ５０〜１００重量部、軟化点が１００℃を超える芳香族ビニル変性テルペン樹脂１０〜５０重量部を含んでなり、ゴム組成物中に使用される非石油系原料の比率が８０重量％以上であるタイヤトレッド用ゴム組成物並びにそれを用いた空気入りタイヤが提供される。

本発明によれば天然ゴムあるいは天然ゴムと末端変性ＳＢＲに、特定のシリカ及び芳香族ビニル変性テルペン樹脂を配合することにより、可能な限り原材料に天然系素材を使用して環境に配慮すると同時に、転がり抵抗とウェット性能をともに向上させたタイヤトレッド用ゴム組成物を開発することに成功した。

近年、地球環境の悪化を懸念する風潮から、環境に配慮した製品が求められるようになっており、タイヤ業界もその例外でなくなってきていることは前述の通りである。そこで、本発明者らは、できるだけ多量の天然系素材をゴム組成物に配合することで環境に配慮すると同時に、転がり抵抗とウェット性能をともに向上させたゴム組成物を開発すべく研究を進めた結果、天然ゴム１００〜７０重量部、好ましくは１００〜７５重量部と、末端変性ＳＢＲを０〜３０重量部、好ましくは０〜２５重量部とからなるゴム成分の合計１００重量部に対し、ＡＳＴＭ Ｄ１９９３−０３に準じて測定したＢＥＴ比表面積が１４０ｍ²／ｇ以下、好ましくは２０〜１３５ｍ²／ｇのシリカを５０〜１００重量部、好ましくは５０〜９５重量部、ＪＩＳ Ｋ６２２０−１に準じて測定した、軟化点が１００℃より高い、好ましくは１０５〜１６０℃の芳香族ビニル変性テルペン樹脂を１０〜５０重量部、好ましくは１５〜５０重量部、含む原料がゴム組成物中に使用され、非石油系原料の比率が８０重量％以上でありながら、前記従来技術の問題点であった転がり抵抗とウェット性能をともに改良したタイヤトレッド用ゴム組成物を得ることに成功した。

本発明において使用する末端変性ＳＢＲには特に限定はなく、例えば末端部分にＮ−置換アミノ基や水酸基などを有するＳＢＲが挙げられるが、その中でも特に水酸基をＳＢＲの分子末端部分に含む末端変性ＳＢＲを配合する。末端部分に水酸基を含むことにより、ＮＲ／シリカ配合系においてシリカの分散性を更に向上させ、性能も向上させることができる。かかる末端変性ＳＢＲは知られており、例えば特許公報第３４８８９２６号などに記載された方法で製造することができ、日本ゼオン（株）製Ｎｉｐｏｌ ＮＳ６１６などの市販品を用いることもできる。本発明によれば、末端変性ＳＢＲを配合することで、ゴム組成物のウェット性能をより向上させることができる。ただし末端変性ＳＢＲの配合量が多いとゴム組成物中の非石油系原料比率が低下するので好ましくない。

本発明によれば、前述の如く、ＢＥＴ比表面積が１４０ｍ²／ｇ以下、好ましくは２０〜１３５ｍ²／ｇのシリカを用いることによってゴム組成物の転がり抵抗を低減させることができる。シリカとしては上記比表面積を満足する限り、任意のシリカを用いることができる。

本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物には、更に、芳香族ビニル変性テルペン樹脂を用いることによってウェット性能の向上が可能となる。ここで用いる芳香族ビニル変性テルペン樹脂は、例えばα−ピネン、β−ピネン、ジペンテン、リモネン、カンフェン等のテルペン類と、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン等の芳香族ビニル化合物とを共重合させることによって得られる公知の樹脂であり、例えばヤスハラケミカル（株）製ＹＳレジン ＴＯ−１２５，ＴＯ−１１５，ＴＲ−１０５などの市販品を用いることもできる。この配合量が少ないとウェット性能が十分に向上しないので好ましくなく、逆に多いとゴム組成物がやわらかくなりすぎてしまい、所定の性能が得られないので好ましくない。

以上の通り、本発明に従えば、以上の構成で非石油系原料を８０重量％以上配合したタイヤトレッド用ゴム組成物が所望の物性を有するのでタイヤとしての非石油系原料比率を高めることが可能となる。好ましくは非石油系原料の比率はゴム組成物重量の８１重量％以上である。

本発明に係るタイヤトレッド用ゴム組成物には、前記した成分に加えて、カーボンブラックなどのその他の補強剤（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。

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１〜５及び比較例１〜５サンプルの調製
表Ｉに示す配合において、加硫促進剤と硫黄を除く成分を１．８リットルの密閉型ミキサーで５分間混練し、１４０℃に達したときに放出してマスターバッチを得た。このマスターバッチに加硫促進剤と硫黄をオープンロールで混練し、ゴム組成物を得た。このゴム組成物の非石油系原料比率（％）を表Ｉに示す。

次に得られたゴム組成物を１５×１５×０．２cmの金型中で１６０℃で１５分間加硫して加硫ゴムシートを調製し、以下に示す試験法で加硫ゴムの物性を測定した。結果は表Ｉに示す。

ゴム物性評価試験法
粘弾性測定（０℃及び６０℃のｔａｎδ）にてウェット性能及び転がり抵抗を評価した。粘弾性測定は以下のようにして実施した。
東洋精機製の粘弾性スペクトロメーターを用い、伸長変形歪率１０±２％、振動数２０Hzの条件で測定した。
性能は比較例１を基準に指数表示した。なお、ウェット性能については、指数の値が高いほど０℃のｔａｎδの値が大きい（性能良好である）ことを示している。また転がり抵抗については、指数の値が高いほど６０℃のｔａｎδの値が小さい（性能良好である）ことを示しており、どちらの性能も、この指数の値が高いほど性能良好であることを示す。

表Ｉ脚注
＊１：天然ゴム ＴＳＲ−２０
＊２：日本ゼオン（株）製Ｎｉｐｏｌ ＮＳ６１６
＊３：日本ゼオン（株）製Ｎｉｐｏｌ ＮＳ１１６Ｒ
＊４：日本ゼオン（株）製Ｎｉｐｏｌ １５０２
＊５：東海カーボン（株）製シースト ＫＨ
＊６：ローディアジャパン（株）製Ｚｅｏｓｉｌ １１５ＧＲ
＊７：東ソー・シリカ（株）製Ｎｉｐｓｉｌ ＡＱ
＊８：ヤスハラケミカル（株）製ＹＳレジン ＴＯ１２５
＊９：ヤスハラケミカル（株）製ＹＳレジン ＰＸ２００（変性なし）
＊１０：正同化学工業（株）製酸化亜鉛３種
＊１１：日本油脂（株）製ビーズステアリン酸 ＹＲ
＊１２：フレキシス社製サントフレックス ６ＰＰＤ
＊１３：大内新興化学工業（株）製サンノック
＊１４：デグサ社製Ｓｉ６９
＊１５：鶴見化学工業（株）製金華印油入微粉硫黄
＊１６：大内新興化学工業（株）製ノクセラー ＣＺ−Ｇ

比較例２は末端変性していないＳＢＲを使用した例で転がり抵抗に劣る。比較例３はＢＥＴ比表面積の大きいシリカを使用した例で転がり抵抗に劣る。比較例４は樹脂に芳香族変性していないポリテルペン（液状）を使用した例で、ウェット性能に劣る。比較例５はＳＢＲ比率が高いため転がり抵抗に劣り、非石油系原料比率も８０％を割って好ましくない。

以上の通り、本発明に従えば、天然ゴムに、末端変性ＳＢＲ、特定のＢＥＴ比表面積を有するシリカ、特定の軟化点を有する芳香族ビニル変性テルペン樹脂を配合することにより、ゴム組成物に配合する非石油系原料の比率を８０重量％以上としても、転がり抵抗とウェット性能をともに向上させたタイヤトレッド用ゴム組成物を得ることができ、環境に配慮した製品を得ることができるので、各種タイヤ用として有用である。

Claims (3)

1. １００〜７０重量部の天然ゴム（ＮＲ）及び０〜３０重量部の末端変性スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）からなるゴム成分の合計１００重量部、ＢＥＴ比表面積が１４０ｍ²／ｇ以下のシリカ５０〜１００重量部、軟化点が１００℃を超える芳香族ビニル変性テルペン樹脂１０〜５０重量部を含んでなり、ゴム組成物中に使用される非石油系原料の比率が８０重量％以上であるタイヤトレッド用ゴム組成物。
2. 前記末端変性ＳＢＲが分子末端部分に水酸基を含むものである、タイヤトレッド用ゴム組成物。
3. 請求項１又は２に記載のゴム組成物を用いた空気入りタイヤ。