(57)【要約】【課題】ウェットグリップ性能およびウォームアップ性能を従来レベル以上に向上するようにしたタイヤ用ゴム組成物を提供する。【解決手段】溶液重合スチレンブタジエンゴムおよび／または乳化重合スチレンブタジエンゴムからなるジエン系ゴム１００質量部に、シリカ３０〜２００質量部を含む充填剤を８０〜２００質量部、脂肪族系樹脂および芳香族系樹脂からなる混合樹脂を１０〜６０質量部、前記混合樹脂を除く、軟化点が８０℃以上の樹脂を５〜７０質量部、配合してなることを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶液重合スチレンブタジエンゴムおよび／または乳化重合スチレンブタジエンゴムからなるジエン系ゴム１００質量部に、シリカ３０〜２００質量部を含む充填剤を８０〜２００質量部、脂肪族系樹脂および芳香族系樹脂からなる混合樹脂を１０〜６０質量部、前記混合樹脂を除く、軟化点が８０℃以上の樹脂を５〜７０質量部、配合してなることを特徴とするタイヤ用ゴム組成物。
【請求項２】
前記混合樹脂の重量平均分子量が２０００〜１００００であることを特徴する請求項１に記載のタイヤ用ゴム組成物。
【請求項３】
前記混合樹脂の軟化点が、前記樹脂の軟化点より低く、その差が５℃以上であることを特徴する請求項１または２に記載のタイヤ用ゴム組成物。
【請求項４】
前記樹脂の軟化点が、１２０℃以上であることを特徴する請求項１〜３のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
【請求項５】
前記樹脂が、芳香族インデン共重合体であることを特徴する請求項１〜４のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速走行時のウェットグリップ性能に優れたタイヤ用ゴム組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気入りタイヤのグリップ性能は、タイヤ温度の影響が大きく、低温状態では十分なグリップ性能が得られないことが知られている。とりわけ、モータースポーツ向けの競技用タイヤには、極めて優れたウェットグリップ性能が要求されるが、湿潤路面はその温度が低く、タイヤ温度が高くなり難いので、走行開始後、速やかにウェットグリップ性能を確保することが重要である。このため、タイヤトレッド用ゴム組成物にガラス転移温度が高いスチレンブタジエンゴムを配合したり、樹脂や粒径の小さいカーボンブラックを多量に配合したりしている。しかし、このようなゴム組成物は、低温状態ではゴム硬度が大きいため、十分なウェットグリップ性能が発揮できないという課題があった。
【０００３】
特許文献１は、タイヤ用ゴム組成物として軟化点が１４０℃以上の芳香族ビニル化合物の単独重合体樹脂および／または共重合体樹脂を配合することにより、タイヤの初期グリップ性能と走行安定性の両方を改良することを提案している。しかしながら、需要者が競技用タイヤに求める要求性能はより高いものになり、特にウェットグリップ性能およびウォームアップ性能を従来レベル以上に向上可能にするタイヤ用ゴム組成物が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１６９２９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、ウェットグリップ性能およびウォームアップ性能を従来レベル以上に向上するようにしたタイヤ用ゴム組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成する本発明のタイヤ用ゴム組成物は、溶液重合スチレンブタジエンゴムおよび／または乳化重合スチレンブタジエンゴムからなるジエン系ゴム１００質量部に、シリカ３０〜２００質量部を含む充填剤を８０〜２００質量部、脂肪族系樹脂および芳香族系樹脂からなる混合樹脂を１０〜６０質量部、前記混合樹脂を除く、軟化点が８０℃以上の樹脂を５〜７０質量部、配合してなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、上述した組成を満たすことにより、高速走行時のウェットグリップ性能に優れるとともに、その優れたウェットグリップ性能を発揮するまでのウォームアップ性能を従来レベル以上に向上することができる。
【０００８】
前記混合樹脂の重量平均分子量は２０００〜１００００であるとよい。また前記混合樹脂の軟化点は、前記樹脂の軟化点より低く、その差が５℃以上であるとよい。
【０００９】
前記樹脂の軟化点は、１２０℃以上であるとよい。また前記樹脂は、芳香族インデン共重合体であるとよい。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
タイヤ用ゴム組成物のゴム成分は、ジエン系ゴムであり、溶液重合スチレンブタジエンゴムおよび／または乳化重合スチレンブタジエンゴムからなる。
溶液重合スチレンブタジエンゴムおよび乳化重合スチレンブタジエンゴム（以下、合わせて「スチレンブタジエンゴム」ということがある。）のスチレン量は、特に制限されるものではないが、好ましくは２５〜５０質量％、より好ましくは３０〜４５質量％であるとよい。スチレン量をこのような範囲内にすることにより、優れたウェットグリップ性能を発現することができる。本明細書において、スチレン量は赤外分光分析（ハンプトン法）により測定するものとする。
【００１１】
スチレンブタジエンゴムのビニル量としては、好ましくは１０〜７５質量％、より好ましくは１５〜７０質量％であるとよい。ビニル量をこのような範囲内にすることにより、優れたウェットグリップ性能を発現することができる。本明細書において、ビニル量は赤外分光分析（ハンプトン法）により測定するものとする。
【００１２】
スチレンブタジエンゴムの重量平均分子量としては、好ましくは５０００００〜２００００００、より好ましくは７５００００〜１８０００００であるとよい。重量平均分子量をこのような範囲内にすることにより、優れたウェットグリップ性能と持続性を発現することができる。本明細書において、スチレンブタジエンゴムの重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）により標準ポリスチレン換算により測定するものとする。
【００１３】
好適なスチレンブタジエンゴムとしては、ガラス転移温度（Ｔｇ）が好ましくは−４５℃〜−５℃、より好ましくは−４０〜−１０℃であるとよい。ガラス転移温度（Ｔｇ）をこのような範囲内にすることにより、優れたウェットグリップ性能と持続性を発現することができる。ガラス転移温度（Ｔｇ）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。また、スチレンブタジエンゴムが油展品であるときは、油展成分（オイル）を含まない状態におけるスチレンブタジエンゴムのガラス転移温度とする。
【００１４】
このようなスチレンブタジエンゴムの含有量は、ジエン系ゴム１００質量％中、好ましくは２０〜１００質量％、より好ましくは３５〜１００質量％であるとよい。スチレンブタジエンゴムの含有量をこのような範囲内にすることにより、優れたウェットグリップ性能と持続性を発現することができる。
【００１５】
タイヤ用ゴム組成物のゴム成分は、スチレンブタジエンゴム以外の他のジエン系ゴムを含むことができる。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、アクリロニトリルブタジエンゴム、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、エチレン−α−オレフィンゴム、クロロプレンゴム等を挙げることができる。
【００１６】
タイヤ用ゴム組成物は、ジエン系ゴム１００質量部に対し、軟化点が８０℃以上の樹脂を５〜７０質量部配合してなる。軟化点８０℃以上の樹脂を配合することにより、ウェットグリップ性能を優れたものにすることができる。樹脂の軟化点は８０℃以上、好ましくは１２０℃以上、より好ましくは１２５〜１８０℃、さらに好ましくは１３５〜１７０℃である。軟化点が８０℃未満であると、ウェットグリップ性能を十分に改良することができない。樹脂の軟化点はＪＩＳ  Ｋ６２２０−１（環球法）に準拠し測定したものとする。
【００１７】
軟化点が８０℃以上の樹脂として、例えば、石油系樹脂、芳香族系樹脂が挙げられる。石油系樹脂として、例えばＣ５系石油樹脂（イソプレン、１，３−ペンタジエン、シクロペンタジエン、メチルブテン、ペンテンなどの留分を重合した脂肪族系石油樹脂）、Ｃ９系石油樹脂（α−メチルスチレン、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重合した芳香族系石油樹脂）、Ｃ５Ｃ９共重合石油樹脂などが例示される。また芳香族系樹脂として、クマロン樹脂、フェノール樹脂、アルキルフェノール樹脂、テルペン系樹脂、芳香族変性テルペン樹脂、ロジン系樹脂、ノボラック系樹脂、レゾール系樹脂、芳香族インデン共重合体などを挙げることができる。なかでも芳香族変性テルペン樹脂、芳香族インデン共重合体が好ましい。これらの樹脂は、単独又は複数のブレンドとして使用することができる。なお上述したＣ９系石油樹脂は、芳香族系樹脂にも分類される。なお本明細書において、軟化点が８０℃以上の樹脂は、後述する脂肪族系樹脂および芳香族系樹脂からなる混合樹脂を除くものとする。
【００１８】
軟化点が８０℃以上の樹脂は、ジエン系ゴム１００質量部に５〜７０質量部、好ましくは１０〜６０質量部、より好ましくは２０〜５０質量部を配合する。樹脂が５質量部未満であると、ウェットグリップ性能を改良することができない。また樹脂が７０質量部を超えると、樹脂を均一に分散させることが困難になる。
【００１９】
タイヤ用ゴム組成物は、脂肪族系樹脂および芳香族系樹脂からなる混合樹脂（以下、単に「混合樹脂」ということがある。）を配合してなる。混合樹脂を配合することにより、ウェットグリップ性能をより高くするとともに、ウォームアップ性能を改良することができる。混合樹脂は、ジエン系ゴム１００質量部に１０〜６０質量部、好ましくは１０〜５０質量部、より好ましくは１５〜２５質量部を配合する。混合樹脂が１０質量部未満であると、ウェットグリップ性能をより高くし、ウォームアップ性能を改良することができない。また混合樹脂が６０質量部を超えると、ウェットグリップ性能およびウォームアップ性能を改良する作用が却って得られなくなる。
【００２０】
混合樹脂は、脂肪族系樹脂および芳香族系樹脂を混合した樹脂であり、脂肪族系樹脂および芳香族系樹脂が共重合してもよい。脂肪族系樹脂として、例えば、Ｃ５、Ｃ８などの脂肪族炭化水素系樹が挙げられる。また芳香族系樹脂として、例えばフェノール系樹脂、クマロン樹脂、インデン樹脂、クマロンインデン樹脂等が挙げられる。
【００２１】
混合樹脂は、通常の製造方法で調製してもよく、市販品のなかから適宜、選択して使用してもよい。混合樹脂として、例えば、エスアンドエス社（Ｓ＆Ｓ）製ストラクトール４０ＭＳ、６０ＮＳ、フローポリマー社（Ｆｌｏｗ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ  Ｉｎｃ．）製プロミックス４００、ラインケミー社（Ｒｈｅｉｎ  Ｃｈｅｍｉｅ  Ｃｏｒｐ．）製レノジン１４５Ａ、などが挙げられる。
【００２２】
混合樹脂の重量平均分子量は、特に制限されるものではないが、好ましくは２０００〜１００００、より好ましくは３０００〜７０００であるとよい。混合樹脂の重量平均分子量が２０００以上であると、ピークグリップ性能をより高くするとともに、ウェットグリップ性能の持続性を向上することができる。また混合樹脂の重量平均分子量が１００００以下であると、ウォームアップ性能をより良くすることができる。混合樹脂の重量平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定したポリスチレン換算値であるものとする。
【００２３】
混合樹脂の軟化点は、特に制限されるものではないが、好ましくは上述した軟化点が８０℃以上の樹脂よりも低く、その差が５℃以上であるとよい。混合樹脂の軟化点を、樹脂の軟化点より５℃以上低くすることにより、ウォームアップ性能をより良くすることができる。また混合樹脂は、軟化点が同じ樹脂を配合したときと比べ、ウォームアップ性能およびピークグリップをより優れたものにするとともに、ウェットグリップ性能の持続性を向上することができる。
【００２４】
タイヤ用ゴム組成物は、ジエン系ゴム１００質量部に対しシリカ３０〜２００質量部を含む充填剤を８０〜２００質量部配合する。シリカが３０質量部未満であると、ウェットグリップ性能が低下する。またシリカが２００質量部を超えると、グリップ性能の持続性や耐摩耗性が低下する。シリカは、好ましくは１００〜１９０質量部、より好ましくは１２０〜１８０質量部配合するとよい。
【００２５】
シリカの窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）は、特に限定されるものではないが、好ましくは１００〜２５０ｍ２／ｇ、より好ましくは１５０〜２３０ｍ２／ｇであるとよい。シリカのＮ２ＳＡが１００ｍ２／ｇ以上であると、タイヤ用ゴム組成物のウェットグリップ性能を改良することができる。またシリカのＮ２ＳＡが２５０ｍ２／ｇ以下であると、タイヤ用ゴム組成物のシリカの分散性を十分良好にすることができる。本明細書においてシリカのＮ２ＳＡは、ＪＩＳ  Ｋ６２１７−２により測定された値とする。
【００２６】
また上述したシリカを含む充填剤の配合量は８０〜２００質量部である。充填剤が８０質量部以上であると、ウェットグリップ性能を改良することができる。また充填剤が２００質量部以下であると、分散を十分良好にすることができる。シリカを含む充填剤の配合量は、好ましくは１００〜１９０質量部、より好ましくは１２０〜１８５質量部であるとよい。
【００２７】
充填剤は、シリカおよび他の充填剤を含むことができる。他の充填剤として、カーボンブラック、クレー、炭酸カルシウム、タルク、マイカ等を例示することができる。好ましくはカーボンブラックがよい。カーボンブラックの窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）は、特に限定されるものではないが、好ましくは８０〜４００ｍ２／ｇ、より好ましくは１２０〜３６０ｍ２／ｇであるとよい。本明細書においてカーボンブラックの窒素吸着比表面積は、ＪＩＳ  Ｋ６２１７−２により測定された値とする。
【００２８】
タイヤ用ゴム組成物は、シリカと共に、硫黄を含むシランカップリング剤を配合するとよい。硫黄を含むシランカップリング剤を配合することにより、ジエン系ゴムに対するシリカの分散性を向上し、耐摩耗性および低転がり抵抗性を改良する作用をより高くすることができる。
【００２９】
硫黄を含むシランカップリング剤の種類は、例えばビス−（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィド、３−トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾールテトラスルフィド、等を例示することができる。
【００３０】
シランカップリング剤の配合量は、シリカの質量に対し好ましくは３〜１５質量％、より好ましくは４〜１３質量％であるとよい。シランカップリング剤の配合量がシリカ配合量の３質量％未満であるとシリカの分散を十分に改良することができない虞がある。シランカップリング剤の配合量がシリカ配合量の１５質量％を超えるとシランカップリング剤同士が縮合し、ゴム組成物における所望の硬度や強度を得ることができない虞がある。
【００３１】
タイヤ用ゴム組成物は、上記以外の他の配合剤を添加することができる。他の配合剤としては、加硫又は架橋剤、加硫促進剤、老化防止剤、液状ポリマー、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、粘着性付与剤など、一般的にタイヤ用ゴム組成物に使用される各種配合剤を例示することができる。これら配合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にすることができる。また混練機としは、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、ロール等を使用することができる。
【００３２】
タイヤ用ゴム組成物は、空気入りタイヤ、とくにサーキットのウェット走行向けのモータースポーツ用空気入りタイヤに好適に使用することができる。このゴム組成物をトレッド部に使用した空気入りタイヤは、高速走行時のウェットグリップ性能に優れるとともに、その優れたウェットグリップ性能を発揮するまでのウォームアップ性能を従来レベル以上に向上することができる。
【００３３】
以下、実施例によって本発明を更に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００３４】
表４に示す配合剤を共通配合とし、表１〜３に示す配合からなる２５種類のタイヤ用ゴム組成物（実施例１〜１３、比較例１〜１２）を、硫黄及び加硫促進剤を除く成分を、１．８Ｌの密閉式バンバリーミキサーで６分間混練りし、ミキサーから放出して室温冷却させた。その後、１.８Ｌの密閉式バンバリーミキサーに戻し、硫黄及び加硫促進剤を加えて３分間混合することにより、タイヤ用ゴム組成物を調製した。なお表１のＳＢＲ１およびＳＢＲ２の欄に、製品の配合量に加え、括弧内に油展成分を除く正味のＳＢＲ１およびＳＢＲ２の配合量を記載した。また表４に記載した配合剤の配合量は、表１〜３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。
【００３５】
得られた２５種類のゴム組成物をタイヤトレッド部に使用して、タイヤサイズ２２５／４０Ｒ１８の空気入りタイヤを製造した。これらの空気入りタイヤについて、ウェットグリップ性能およびウェットグリップのウォームアップ性能を以下の方法で評価した。
【００３６】
ウェットグリップ性能およびウォームアップ性能
得られた空気入りタイヤを、それぞれサイズ１８×８Ｊのリムに組み、空気圧２４０ｋＰａを充填し、テスト車両の４輪に装着し、テストドライバーが、湿潤路面（ウェット条件）のサーキットコース（１周約２ｋｍ）を１０周連続走行させたときの周回毎のラップタイムを計測した。得られた結果は、平均ラップタイムの逆数を算出し、表１，２では比較例１の値を１００とし、表３では比較例８の値を１００とする指数として、表１〜３の「ウェットグリップ性能」に示した。この指数が大きいほど、平均ラップタイムが速く、ウェットグリップ性能が優れることを意味する。
【００３７】
またウェット条件のサーキットコースを周回したとき、走行開始１周目のラップタイムを計測し、その逆数を算出した。得られた結果を表１，２では比較例１の値を１００とし、表３では比較例８の値を１００とする指数として、表１〜３の「ウォームアップ性能」に示した。この指数が大きいほど、ウォームアップ性能が優れ、ウェットグリップ性能を早期に発揮しやすいことを意味する。
【００３８】
【表１】
2019131743.tif 000002
【００３９】
【表２】
2019131743.tif 000003
【００４０】
【表３】
2019131743.tif 000004
【００４１】
なお、表１〜３において使用した原材料の種類を下記に示す。
・ＳＢＲ１：乳化重合スチレンブタジエンゴム、日本ゼオン社製Ｎｉｐｏｌ１７４９、スチレン量４７質量％、ビニル量１３質量％、スチレンブタジエンゴム１００質量部にオイル成分を５０質量部含む油展品
・ＳＢＲ２：溶液重合スチレンブタジエンゴム、旭化成社製Ｅ５８１、スチレン量３７質量％、ビニル量４３質量％、スチレンブタジエンゴム１００質量部にオイル成分を３７．５質量部含む油展品
・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
・樹脂１：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℃、重量平均分子量が１，３００
・樹脂２：芳香族インデン共重合体（α−メチルスチレンインデン樹脂）、三井化学社製ＦＭＲ０１５０、軟化点が１４５℃、重量平均分子量が２，０００
・混合樹脂１：脂肪族樹脂と芳香族樹脂の混合樹脂、Ｆｌｏｗ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ社製Ｐｒｏｍｉｘ４００、軟化点が１００℃、重量平均分子量が４，５００
・混合樹脂２：脂肪族樹脂と芳香族樹脂の混合樹脂、Ｓ＆Ｓ製ストラクトール  ４０ＭＳ、軟化点が１００℃、重量平均分子量が５，５００
・脂肪族樹脂：東燃化学社製、Ｔ−ＲＥＺ  ＲＣ−１１５、軟化点が１１３℃、重量平均分子量が２，５００
・シリカ：ローディア社製１１６５ＭＰ、Ｎ２ＳＡが１６０ｍ２/ｇ
・カーボンブラック：東海カーボン社製シースト９、Ｎ２ＳＡが１４２ｍ２/ｇ
・カップリング剤：スルフィド系シランカップリング剤、エボニック  デグサ社製Ｓｉ６９、ビス（トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド
【００４２】
【表４】
2019131743.tif 000005
表４において使用した原材料の種類を下記に示す。
・亜鉛華：正同化学工業社製酸化亜鉛３種
・ステアリン酸：千葉脂肪酸社製 工業用ステアリン酸Ｎ
・老化防止剤：精工化学社製オゾノン６Ｃ
・硫黄：鶴見化学工業社製金華印油入微粉硫黄
・加硫促進剤：大内新興化学工業社製ノクセラーＣＺ−Ｇ
【００４３】
表１〜３から明らかなように実施例１〜１３のタイヤ用ゴム組成物は、ウェットグリップ性能、およびそのウォームアップ性能が優れることが確認された。
【００４４】
比較例１、比較例２および比較例４のゴム組成物は、混合樹脂を配合しないので、ウェットグリップ性能およびウォームアップ性能を改良することができない。
比較例３および比較例５のゴム組成物は、混合樹脂を配合せず、代わりに脂肪族樹脂を配合したので、ウェットグリップ性能およびウォームアップ性能を改良することができない。
比較例６のゴム組成物は、混合樹脂の配合量が６０質量部を超えるので、ウェットグリップ性能およびウォームアップ性能を改良することができない。
比較例７のゴム組成物は、混合樹脂の配合量が１０質量部未満であるので、ウェットグリップ性能およびウォームアップ性能を改良することができない。
比較例８のゴム組成物は、混合樹脂を配合しないので、ウェットグリップ性能およびウォームアップ性能を改良することができない。
比較例９および比較例１１のゴム組成物は、混合樹脂を配合しないので、ウォームアップ性能を改良することができない。
比較例１０および比較例１２のゴム組成物は、混合樹脂を配合せず、代わりに脂肪族樹脂を配合したので、ウォームアップ性能を改良することができない。