JP5076365B2 - タイヤ用ゴム組成物 - Google Patents

Description

本発明は、環境への負荷が少ない特定のテルペン系樹脂を配合した、耐摩耗性並びに湿潤路面および氷上での制動性能に優れたタイヤ用ゴム組成物に関する。

ゴム用の種々の可塑剤または軟化剤が知られており、ゴムとの相溶性に優れた芳香族系オイルが一般的に使用されている。しかしながら、芳香族系オイルは、その中に含まれる多環芳香族成分のために、環境への負荷が大きいという問題があり、芳香族系オイルに代わる様々な可塑剤または軟化剤が提案されている。例えば、天然ゴムおよび／またはジエン系合成ゴムに軟化剤を含有させたノルボルネン系重合体および粘着付与剤を配合することによって、成形架橋後の雪上、氷上および湿潤路面での耐滑性を向上させることが特許文献１に記載されており、この特許文献には、さらに、粘着付与剤の具体例として、クマロン−インデン樹脂、石油系炭化水素樹脂、ホルムアルデヒド樹脂、ポリテルペン樹脂、ロジンエステル樹脂などが記載されている。特許文献２には、スチレン−ブタジエン共重合体ゴムを５０重量％以上含むゴム成分１００重量部に対して粘着付与剤として融点１０℃未満および数平均分子量２００〜６００のテルペン系樹脂を５〜５０重量部配合することにより操縦安定性と破断強度を向上させることが記載されている。特許文献３には、ジエン系ゴム１００重量部に対してテルペン系樹脂を１０〜１５０重量部配合することにより工場作業性とグリップ性を向上させることが記載されている。しかしながら、タイヤの高性能化が求められる中、耐摩耗性並びに湿潤路面での制動性能（以下、「ウェット制動性能」という）および氷上制動性能の更なる向上が強く望まれている。

特開平１１−２４６７１１号公報 特開２００５−１８７６３４号公報 特開２００４−１８７６０号公報

従って、本発明の目的は、環境に対する負荷が小さく、しかも、例えばタイヤ、特にタイヤのトレッド部材の製造に使用された場合に、耐摩耗性、ウェット制動性能および氷上制動性能をバランス良く向上させたタイヤ用ゴム組成物を提供することにある。

本発明者は、天然ゴム及び／又はポリイソプレン、並びにブタジエンゴムをゴム成分として含んで成るゴム組成物の可塑剤または軟化剤として−１０℃以下のガラス転移温度（Ｔｇ）を有するテルペン系樹脂を配合すると、耐摩耗性、ウェット制動性能および氷上制動性能のより一層の向上を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。

本発明に従えば、
（Ａ）天然ゴム及び／又はポリイソプレンゴム２０〜８０重量％とブタジエンゴム８０〜２０重量％で構成されるジエン系ゴムと、
（Ｂ）前記ジエン系ゴム（Ａ）１００重量部に対して１〜５０重量部のテルペン系樹脂と、
を含んで成るタイヤ用ゴム組成物であって、前記テルペン系樹脂が−１０℃以下のＴｇを有することを特徴とするタイヤ用ゴム組成物が提供される。

本発明のタイヤ用ゴム組成物は、可塑剤または軟化剤として芳香族系オイルの代わりに植物由来の化合物であるテルペン系樹脂を含んで成るものであるため、環境に対する負荷が小さいだけでなく、タイヤ製造原料の脱石油化を促進することができるという利点も有する。

本発明のタイヤ用ゴム組成物において使用されるジエン系ゴム（Ａ）は、上記のとおり、天然ゴム及び／又はポリイソプレンゴム２０〜８０重量％とブタジエンゴム８０〜２０重量％からなる。天然ゴム及び／又はポリイソプレンゴム、並びにブタジエンゴムは、タイヤ用ゴム組成物に用いられるものであれば特に規定はない。天然ゴム及び／又はポリイソプレンゴム、並びにブタジエンゴムの配合比が上記範囲を外れると、氷上制動性能や耐摩耗性が低下するため好ましくない。

本発明のタイヤ用ゴム組成物に配合されるテルペン系樹脂（Ｂ）は、−１０℃以下のＴｇ、好ましくは−８０℃〜−３０℃のＴｇを有する。Ｔｇが−１０℃を超えると低温での硬度が大きくなりすぎて、氷上制動性能が十分に向上しないため好ましくない。さらに、好ましい態様において、テルペン系樹脂（Ｂ）は２０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下の水酸基価（ＯＨ価）を有する。テルペン系樹脂（Ｂ）のＴｇが−８０℃未満では、ゴム組成物として十分な補強性が得られなくなるおそれがあり好ましくなく、−３０℃を超えると低温での硬度が大きくなりすぎて氷上制動性能が十分に向上しなくなるおそれがあり好ましくない。テルペン系樹脂（Ｂ）のＯＨ価が２０ｍｇＫＯＨ／ｇを超えると、自己凝集性が強くなるために破断特性が低下したり耐摩耗性が悪化するなどの問題が生じるおそれがあるため、好ましくない。ここで、テルペン系樹脂とは、植物から得られるα−ピネン、β−ピネンおよびリモネンなどのイソプレン則に従う一連の化合物を精製、重合して得られる樹脂を意味する。テルペン系樹脂（Ｂ）は、本発明のタイヤ用ゴム組成物に、ジエン系ゴム（Ａ）１００重量部に対して１〜５０重量部の割合で配合される。テルペン系樹脂（Ｂ）の配合量が、ジエン系ゴム（Ａ）１００重量部に対して５０重量部を超えると、物性の経時変化が大きくなるために好ましくない。

本発明のタイヤ用ゴム組成物には、無機充填剤を含む充填剤を配合することにより氷上制動性能をさらに高めることができる。充填剤の配合量は、ジエン系ゴム（Ａ）１００重量部当たり３０〜６０重量部である。この配合量が少ないと、ゴムの補強効果が小さく、逆に多いとゴムの硬度が高くなりすぎ氷上制動性能が低くなってしまうので好ましくない。無機充填剤の配合量は、ジエン系ゴム（Ａ）１００重量部当たり１０〜５０重量部、好ましくは１０〜４５重量部である。この範囲の量の無機充填剤を配合すると、低温での硬度を低く抑えることができ、氷上制動性能が向上する。無機充填剤としては、シリカ、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウムなどを挙げることができるが、特にシリカが好ましく使用される。その他の充填剤としてはカーボンブラックなどを挙げることができる。

本発明のタイヤ用ゴム組成物には、上記成分（Ａ）および（Ｂ）に加えて、ゴム組成物に一般的に配合される、ステアリン酸、加硫または架橋剤、加硫または架橋促進剤、老化防止剤、可塑剤、カップリング剤などの各種配合剤を配合することができる。

本発明のタイヤ用ゴム組成物は、ゴム組成物の配合に通常用いられているバンバリーミキサーやニーダーなどの混合または混練装置を使用して一般的な混合または混練方法および操作条件で製造することができる。本発明のゴム組成物は、所定量の上記成分とその他の一般的な配合剤と共に混練するか、あるいは予め特定成分のゴム混合物（マスターバッチ）を調製してから所定の成分と混合または混練することによって製造できる。本発明のゴム組成物は、耐摩耗性、ウェット制動性能および氷上制動性能に優れていることから、特にタイヤのトレッド部材として有効に使用できる。

以下の実施例、参考例および比較例により本発明を更に説明するが、本発明の範囲を実施例に限定するものでないことは言うまでもない。

比較例１〜４、参考例１および実施例１〜２のゴム組成物の調製
下記表１の配合（重量部）に従って、１．８リットルの密閉式バンバリーミキサーを用いて、加硫系以外の材料を４〜５分間混合し、１５０±５℃でミキサーから放出後、室温まで冷却した。その後、オープンロールにて加硫促進剤および硫黄を混合し、比較例１〜４、参考例１および実施例１〜２のゴム組成物を得た。

表１の註：
１）ＳＴＲ２０
２）Ｎｉｐｏｌ ＢＲ１２２０（日本ゼオン（株）製）
３）ショウブラックＮ２２０（昭和キャボット（株）製）
４）ニップシールＡＱ（東ソー・シリカ（株）製）
５）酸化亜鉛３種（正同化学工業（株）製）
６）ビーズステアリン酸 桐（日本油脂（株）製）
７）オゾノン６Ｃ（精工化学（株）製）
８）Ｓｉ６９（Ｄｅｇｕｓｓａ ＡＧ製）
９）ノクセラーＣＺ−Ｇ（大内新興化学工業（株）製）
１０）サンセラーＤ−Ｇ（三新化学工業（株）製）
１１）金華印油入微粉硫黄（鶴見化学工業（株）製）
１２）プロセスＸ−１４０（（株）ジャパンエナジー製）
１３）コスモニュートラル１５０（コスモ石油（株）製）
１４）ＹＳポリスターＵ１１５（ヤスハラケミカル（株）製）：水酸基価＝３０ｍｇＫＯＨ／ｇ、Ｔｇ＝６５℃
１５）ＹＳレジンＰＸ＃２００（ヤスハラケミカル（株）製）：水酸基価＝２．４ｍｇＫＯＨ／ｇ、Ｔｇ＝−５３℃
１６）ＹＳレジンＬＰ（ヤスハラケミカル（株）製）：水酸基価＝１．３ｍｇＫＯＨ／ｇ、Ｔｇ＝−６３℃
１７）ダイマロン（ヤスハラケミカル（株）製）：水酸基価＝３．４ｍｇＫＯＨ／ｇ、Ｔｇ＝−５０℃
１８）ＹＳレジンＰＸ８００（ヤスハラケミカル（株）製）：水酸基価＝３ｍｇＫＯＨ／ｇ、Ｔｇ＝３０℃

試験方法
１）耐摩耗性
上記の未加硫ゴム組成物を金型中で１６０℃で２０分間加硫し、次にＪＩＳ Ｋ６２６４に準拠して、ランボーン摩耗試験を行った。試験片表面回転速度は８０ｍ／分、負荷荷重は１５Ｎ、スリップ率５０％であった。結果は、比較例１の摩耗体積を１００としたときの相対値で表した。数値が大きいほど、耐摩耗性に優れていることを表している。

２）ウェット制動性能
上記の未加硫ゴム組成物を２ｍｍ厚のゴムシートにし、１６０℃で２０分間加硫した。得られた加硫ゴムシートを、レオメトリック社製の粘弾性試験機（形式ＲＤＳ−２）を用いて、測定温度０℃、周波数２０Ｈｚ、ひずみ率０．５％の条件で、ウェット制動性能の指標として損失正接ｔａｎδを測定した。この０℃におけるｔａｎδが大きいほど、ウェット制動性能に優れる。結果は、比較例１のｔａｎδの値を１００としたときの相対値で表した。数値が大きいほど、ウェット制動性能に優れていることを表している。

３）氷上制動性能
上記の未加硫ゴム組成物を１５ｃｍ×１５ｃｍ×０．２ｃｍの金型中で１６０℃で２０分間プレス加熱して試験片を作製し、この試験片を偏平円柱状の台ゴムに貼り付け、インサイドドラム型氷上摩擦試験機を用いて、温度−１．５℃、荷重０．５４ＭＰａ、ドラム回転速度２５ｋｍ／ｈの条件で、氷上制動性能の指標として氷上摩擦係数を求めた。結果は、比較例１の氷上摩擦係数を１００としたときの相対値で表した。数値が大きいほど、氷上制動性能が優れていることを表している。

表２の結果から、上記特定のテルペン系樹脂を上記所定量でジエン系ゴムに配合すると、耐摩耗性、ウェット制動性能および氷上制動性能がバランス良く向上することがわかる。

Claims (2)

1. （Ａ）天然ゴム及び／又はポリイソプレンゴム２０〜８０重量％とブタジエンゴム８０〜２０重量％で構成されるジエン系ゴムと、
   （Ｂ）前記ジエン系ゴム（Ａ）１００重量部に対して１〜５０重量部のテルペン系樹脂と、
   を含んで成るゴム組成物であって、前記テルペン系樹脂が２０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下の水酸基価および−８０℃〜−５３℃のガラス転移温度を有することを特徴とするタイヤ用ゴム組成物。
2. 前記ゴム組成物が、前記ジエン系ゴム（Ａ）１００重量部に対して３０〜６０重量部の充填剤を含み、当該充填剤のうち１０〜５０重量部が、シリカ、炭酸カルシウム及び水酸化アルミニウムから選ばれる無機充填剤であることを特徴とする、請求項１に記載のタイヤ用ゴム組成物。